DE102004037711A1

DE102004037711A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern eines Getriebes, insbesondere eines automatisierten Schaltgetriebes in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102004037711A1
Application number: DE102004037711A
Authority: DE
Inventors: Georg Schneider; Klaus Dr. Henneberger; Markus Kneissler; Carsten Dr. Bünder; Gerd Ahnert; Christoph Lindenschmidt; Phillip Michael Galpin; Kristian Feliu; Viggo L. Norum; Simen Ronne
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-08-16
Filing date: 2004-08-04
Publication date: 2005-07-14

Abstract

Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern eines Getriebes, insbesondere eines automatisierten Schaltgetriebes, in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ansteuern eines Getriebes, insbesondere eines automatisierten Schaltgetriebes in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges, bei dem durch eine Getriebesteuerung ein zu schaltender Gang ausgewählt wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Ansteuern zumindest einer Kupplung eines Getriebes, insbesondere eines automatisierten Schaltgetriebes, in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges, mit zumindest einem Kupplungsaktor.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung eines Getriebes mit zumindest einer Kupplungsaktorik, welche jeweils über ein Übertragungsglied mit einem Ausrücklager einer Kupplung gekoppelt ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Durchführen einer Neutralgassenerkennung bei einer Getriebeaktorik eines Getriebes, insbesondere eines automatisierten Schaltgetriebes, in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges, bei dem eine Neutralreferenzfahrt durchgeführt wird.
Schließlich bezieht sich die Erfindung auch auf eine Getriebeaktorik für ein Getriebe, insbesondere ein automatisiertes Schaltgetriebe, in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ansteuern eines Getriebes, eine Einrichtung zum Ansteuern zumindest einer Kupplung, eine Betätigungseinrichtung und ein Verfahren zum Durchführen einer Neutralgassenerkennung sowie eine Getriebeaktorik für ein Getriebe der eingangs genannten Gattungen vorzuschlagen, um insgesamt den Fahrkomfort und die Sicherheit bei dem Betrieb des Getriebes bzw. des Fahrzeuges weiter zu verbessern.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann z. B. durch ein Verfahren zum Ansteuern eines Getriebes, insbesondere eines automatisierten Schaltgetriebes in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges, gelöst werden, bei dem durch eine Getriebesteuerung ein zu schaltender Gang ausgewählt wird und wobei in bestimmten Fahrsituationen zumindest ein Schaltverhinderungssignal an die Getriebesteuerung oder dgl. ausgegeben wird. Auf diese Weise kann die Schaltlogik des automatischen Getriebes weiter verbessert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei einem automatisierten Getriebe eine so genannte Fast-Off-Funktion als Teil der Gangauswahlstrategie implementiert. Diese Funktion kann z. B. in vorbestimmten Fahrsituationen bewirken, dass eine Hochschaltung oder dgl. z. B. durch das Ausgeben eines Schaltverhinderungssignals an die Getriebesteuerung unterdrückt bzw. verhindert wird. Diese Funktion kann beispielsweise in Abhängigkeit des Gradienten des Gaspedalwertes bzw. des Fahrpedalwinkels abgestimmt werden, d.h. der Fahrer sollte das Gaspedal mit einer bestimmten Geschwindigkeit loslassen, damit der Gang gehalten und nicht hochgeschaltet werden kann. Auf diese Weise kann ein besonders sportliches Verhaften beim Betrieb des Fahrzeuges realisiert werden.

Um zu verhindern, dass durch diese Funktionen der Fahrer irritiert wird bzw. diese Funktion nicht nachvollzogen werden kann, ist es denkbar, dass diese Funktion auf bestimmte Fahrsituationen begrenzt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorgesehen, dass diese Funktionsweise nicht nur in Abhängigkeit des Gradienten des Gaspedalwertes, sondern auch in Abhängigkeit von anderen Größen durchgeführt wird, wie z. B. in Abhängigkeit des Steigungswinkels der Straße oder in Abhängigkeit einer Bergerkennung, welche sowohl eine Bergauffahrt als auch eine Bergabfahrt berücksichtigt. Der Steigungswinkel oder die Bergerkennung kann z. B. durch einen Vergleich einer Soll-Beschleunigung des Fahrzeuges und einer Ist-Beschleunigung des Fahrzeuges entweder über einen Beschleunigungssensor oder durch Berechnung der entsprechenden Motormomente und Raddrehzahlen bestimmt werden. Es ist auch denkbar, dass ein Neigungswinkelsensor verwendet wird oder dass Streckeninformationen über das Navigationssystem bereitgestellt werden können, um z. B. Streckeninformationen zu erhalten.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann z. B. in Abhängigkeit des ermittelten Steigungswinkels ein entsprechendes Schaltverhinderungssignal an die Getriebesteuerung weitergegeben bzw. ausgegeben werden. Es ist denkbar, das vorgesehen ist, das ein Schwellenwert S des negativen Pedalwertgradienten TG, bei dem der Fahrgang entgegen der statistischen Kennlinien gehalten wird, in Abhängigkeit des Steigungswinkels Q verändert wird. Beispielsweise kann der Schwellenwert S eine Funktion des Pedalwertgradienten und des Steigungswinkels sein. Vorzugsweise kann eine im Wesentlichen lineare Abhängigkeit ge wählt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass andere funktionale Abhängigkeiten realisiert werden, wie z. B. ein stufenförmiger Verlauf oder dgl.

Erfindungsgemäß sollte der funktionale Zusammenhang derart gewählt werden, dass bei steigendem Steigungswinkel der Schwellenwert verringert wird, d.h. das bereits bei geringen Gradienten des Pedalwertes die Fast-Off-Funktion aktiviert wird.

Wenn beispielsweise bei einer Ausgangspedalstellung von etwa 50 % in der Ebene eine Fahrsituation erkannt wird, bei der ein Schaltverhinderungssignal ausgegeben werden sollte, kann der Schwellenwert durch den funktionalen Zusammenhang verändert werden, so dass der Schwellenwert bei einer 10 %igen Steigung der Fahrstrecke nur noch 250 %/sec beträgt. Es ist denkbar, dass der Schwellenwert zwischen einem Steigungswinkel von 0 bis 5 konstant gehalten wird, z. B. bei 500 %/sec, und erst bei Steigungswinkeln von > 5 der Schwellenwert auf z. B. 250 %/sec heruntergesetzt wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass das Auslösen eines Schaltverhinderungssignals durch die Fast-Off-Funktion erst ab einer vorbestimmten Steigung aktiv wird. Beispielsweise kann eine Fast-Off-Funktions-Erkennung nicht erfolgen, wenn der Steigungswinkel < 5 % ist. Erst bei einem Steigungswinkel der oberhalb von 5 % liegt kann ab einem bestimmten Schwellenwert des negativen Pedalwertgradienten das Schaltverhinderungssignal ausgegeben werden, in dem die Fast Off-Funktion aktiviert wird.

Gemäß einer nächsten Weiterbildung kann eine steigungsabhängige Ausgabe eines Schaltverhinderungssignals bzw. einer Fast-Off-Erkennung sowohl für Bergauf- als auch für Bergabfahrten vorgesehen sein. Vorzugsweise sollte diese Funktion bei Bergabfahrten nicht oder weniger aktiv sein.

Es ist auch denkbar, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weitere Fahrzeugsignale oder dgl., wie z. B. ein Signal „Anhängerkupplung belegt", verwendet werden, um die Fahrsituation bzw. die Betriebssituation, in der das Ausgeben eines Schaltverhinderungssignals vorgesehen wird, noch sicherer zu identifizieren. Beispielsweise kann bei erkanntem Anhängerbetrieb des Fahrzeuges das Auslösen der Fast-Off-Funktion bzw. des Schaltverhinderungssignals durch höhere Schwellenwerte begrenzt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine weitere Ausgestaltung vorsehen, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Ausgeben des Schaltverhinderungssignals bzw. die Akti vierung der Fast-Off-Funktion in Abhängigkeit von einem aktivierten oder nicht aktivierten Sportmodus durchgeführt wird. Dies kann z. B. bedeuten, dass der Schwellenwert niedriger gewählt wird, falls der Fahrer von einem so genannten Fahrertypenerkennungsalgorithmus als sportlich eingestuft wird. Ebenso ist es denkbar, dass eine Änderung der Fast-Off-Erkennung beim Aktivieren eines Sportmodus durch den Fahrer über ein Bedienelement, z. B. einem Taster am Wählhebel oder dgl., berücksichtigt wird. Eine Kombination dieser möglichen Variante mit der Steigungswinkelabhängigkeit ist ebenfalls denkbar.

Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren bei einem automatisierten Schaltgetriebe, oder auch bei einem stufenlosen Schaltgetriebe (CVT) eingesetzt werden.

Es ist ferner möglich, dass das vorgeschlagene Verfahren auch mit dem in der Druckschrift DE 198 49 057 offenbarten Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebe eines Fahrzeuges kombiniert wird.

Ferner wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch durch eine Einrichtung zum Ansteuern zumindest einer Kupplung eines Getriebes, insbesondere eines automatisierten Schaltgetriebes, in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs gelöst, bei der zumindest ein Kupplungsaktor vorgesehen ist, wobei der Kupplungsaktor zum Antrieb mit einer Getriebewelle gekoppelt ist. Auf diese Weise kann die Kupplungsbetätigung durch z. B. eine Nebenwelle des Getriebes, insbesondere bei Inline-Anwendungen, erfolgen. Somit wird eine konstruktive Lösung vorgeschlagen, bei der die Betätigungen der Kupplungen von der der Kupplung abgewandten Getriebeseite erfolgen kann, welches insbesondere bei Inline-Anwendungen aufgrund der Tunnelgeometrie besonders vorteilhaft ist.

Die Tunnelgeometrie bei Inline-Getriebesystemen verlangt eine möglichst schmale Bauweise einschließlich aller Anbauteile. Insbesondere bei so genannten Dreiwellengetrieben ist eine seitliche Anordnung von Aktoren nahezu unmöglich. Durch die vorgeschlagene Einrichtung wird vorgesehen, dass die Kupplungsaktoren an der der Kupplung abgewandten Getriebeseite angeordnet werden und die Betätigung vorzugsweise mittels längs durchbohrten Nebenwellen erfolgt. Dies ist insbesondere für Parallelschaltgetriebe und automatisierte Schaltgetriebe besonders vorteilhaft. Insbesondere bei einem Doppelkupplungsgetriebe mit einer Dreiwellenanordnung ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung praktikabel, da diese Anordnung vergleichsweise kurze und damit einfach und kostengünstig zu durchbohrende Nebenwellen aufweist. Gleichzeitig kann jedem Aktor eine Welle zugeordnet werden. Wenn nur eine Nebenwelle zur Verfügung steht, können bei einem Parallelschaltgetriebe beide Kupplungsaktoren durch eine Nebenwelle angetrieben werden. Die Abdichtung der jeweiligen toren durch eine Nebenwelle angetrieben werden. Die Abdichtung der jeweiligen Nebenwelle kann vorzugsweise derart ausgebildet sein, wie es üblicherweise bei der Getriebeeinganswelle und der Getriebeausgangswelle vorgesehen ist.

Ferner ist es vorteilhaft, dass bei einer mechanischen Betätigung der Kupplung die durchbohrten Nebenwellen im Inneren nicht abgedichtet werden müssen. Des Weiteren kann mit der erfindungsgemäßen Einrichtung eine besonders schmale Bauweise für Inline-Anwendungen realisiert werden und zudem auch die thermischen Belastungen reduziert werden, da der verwendete Bauraum an der vom Motor abgewandten Seite, also von den hauptsächlichen Wärmequellen weiter entfernt ist.

Darüber hinaus wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch durch eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung eines Getriebes mit zumindest einer Kupplungsaktorik, welche jeweils über ein Übertragungsglied mit einem Ausrücklager einer Kupplung gekoppelt ist, gelöst, wobei als Übertragungsglied eine Rampenanordnung vorgesehen ist. Auf diese Weise kann eine elektromechanische Betätigung, insbesondere einer Doppelkupplung, realisiert werden, bei der die Möglichkeit besteht, dass eine lineare oder nichtlineare Übersetzung je nach Wahl verwendet wird.

Üblicherweise wird die Kupplung über einen elektromotorisch betätigten Hebel angesteuert. Erfindungsgemäß wird die verwendete Übersetzung z. B. durch eine Rampe oder dgl. zwischen dem Ausrücklager der Kupplung und der Kupplungsaktorik ergänzt. Dabei kann die Kontur der als Übertragungsglied verwendeten Rampe beliebig ausgestaltet werden. Auf diese Weise kann ein proportionales Übertragungsverhältnis zwischen dem Weg der Spindelmutter des Elektromotors der Kupplungsaktorik und dem Weg des Hebels an der Tellerfeder des Ausrücklagers realisiert werden. Es ist jedoch auch möglich, dass eine nichtlineare Übersetzung verwendet wird, um die Kupplungsbetätigung an die Kennlinie der jeweiligen Kupplung anzupassen. Besonders vorteilhaft scheint die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung in der Kombination mit einer aktiven Kupplung oder auch in Kombination mit einer so enannten selbst nachstellenden Kupplung (SAC).

Ferner wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung eines Getriebes mit zumindest einer Kupplungsaktorik, welche jeweils über ein Übertragungsglied mit einem Ausrücklager einer Kupplung gekoppelt ist, gelöst, wobei die Kupplungsaktorik zumindest ein Hubgetriebe oder dgl. mit wenigstens einer nachgeschalteten Getriebestufe aufweist. Auf diese Weise können insbesondere die axialen Belastungen der Übersetzungsgetriebe der jeweiligen Kupplungsaktoren erheblich reduziert werden. Auf diese Weise kann die Lebensdauer der Kupplungsbetätigung weiter erhöht werden. Es hat sich gezeigt, dass die axiale Last an der Spindelübersetzung eine entscheidende Größe bei der konstruktiven Auslegung der Kupplungsaktorik ist. Entsprechend der möglichen Flächenpressung der Spindel- und Spindelmutteroberfläche erfolgt die Dimensionierung der verwendeten Bauteile.

Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Betätigungseinrichtung ergeben sich insbesondere folgende Vorteile. Die Spindel kann z. B. direkt an die Motorwelle angeformt werden, so dass die Motorwellenlagerung mitgenutzt werden kann. Dies reduziert die erforderlichen Bauteile und den erforderlichen Bauraum. Ferner wird die axial Last der Spindel in vorteilhafter Weise reduziert, so dass eine andere Werkstoffauswahl und eine andere Gewindedimensionierung realisiert werden kann. Darüber hinaus weist die nachgeschaltete Getriebestufe einen reduzierten Leistungsfluss gegenüber dem sonst verwendeten Vorgetriebe auf. Daraus ergibt sich eine weitere Bauteilvereinfachung. Ferner ist die nachgeschaltete Getriebestufe geeignet auch für nichtlineare Übertragungen und Kompensationen, so dass die Leistungsdynamik und die Stelldynamik der Kupplungsbetätigung weiter erhöht wird.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Betätigungseinrichtung kann mit einem Stellantrieb, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung oder ein Kraftfahrzeuggetriebe gemäß der Druckschrift DE 42 38 368 kombiniert werden. Ferner kann die vorgenannte Betätigungseinrichtung auch mit einem Kupplungsaktor gemäß der Druckschrift EP 0 719 389 kombiniert werden.

Darüber hinaus wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren zum Durchführen einer Neutralgassenerkennung bei einer Getriebeaktorik eines Getriebes, insbesondere eines automatisierten Schaltgetriebes, in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges, vorgeschlagen, bei dem eine Neutralreferenzfahrt durchgeführt wird. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass bei der Neutralreferenzfahrt jeweils in eine positive Schaltrichtung und in eine negative Schaltrichtung getastet wird, um die zentrale Position bzw. Lage der Neutralgasse zu bestimmen. Auf diese Weise wird eine verbesserte Neutralgassenerkennung vorgeschlagen, bei der Gegenbewegungen angepasst werden und der Verschleiß bei dem Schaltmechanismus reduziert wird.

Bei der Neutralreferenzfahrt sollte das Tasten in die positive und negative Schaltrichtung und das Identifizieren einer zentralen Position realisiert werden, welche den Mittelpunkt des Ab standes zwischen den maximalen positiven und maximalen negativen Positionen bestimmt. Somit können zukünftige Schaltungen symmetrisch um diesen neuen zentralen Punkt durchgeführt werden. Ferner wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die erforderliche Synchronisationszeit verkürzt.

Darüber hinaus kann bei dem vorgeschlagenen Verfahren der Wert der Gegenbewegung in dem System durch das Tasten sowohl in die Positive als auch in die negative Richtung sowie das Identifizieren bestimmt werden, wenn dabei ein maximaler Wert erreicht wird. Aufgrund dieser Information kann das System eine Warnung ausgeben, dass das System mit reduzierter Leistung und mit erhöhtem Verschleiß arbeitet.

Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Durchführen einer Neutralgassenerkennung bei automatisierten Schaltgetriebesystemen, bei Parallelschaltgetriebesystemen oder dgl. einsetzbar.

Des Weiteren wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch eine Getriebeaktorik für ein Getriebe, insbesondere ein automatisiertes Schaltgetriebe, in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges gelöst, bei der eine Stirnradübersetzung als erste Übersetzungsstufe und eine interne Schneckenradübersetzung als zweite Übersetzungsstufe vorgesehen ist. Auf diese Weise wird eine möglichst einfach und kompakt aufgebaute Getriebeaktorik vorgeschlagen.

Die erfindungsgemäße Getriebeaktorik realisiert eine ausgeglichene Beziehung zwischen dem Verhältnis der ersten und der zweiten Übersetzungsstufe. Das Verhältnis beträgt bei der ersten Übersetzungsstufe etwa 6:1 anstatt der üblichen Übersetzung 9:1 bei einem externen Schneckenradgetriebe. Die Übersetzung bei der zweiten Übersetzungsstufe beträgt 6:1 anstatt 4:1 wie bei einer üblichen Übersetzung. Auf diese Weise wird eine Gruppenbildung bei der ersten und auch bei der zweiten Übersetzungsstufe verhindert. Dies insbesondere deshalb, weil die Anzahl der Zähne bei dem mit dem Motor verbundenen Gang erhöht wird. Ferner wird die Krafteinleitung in einem Abstand von der Achse durchgeführt, so dass ein geringerer Oberflächendruck auf die Zähne wirkt. Das Herstellen des Interngetriebes kann z. B. durch Sintern oder auch durch Abfräsen des äußeren Rings und durch nachträgliches Schweißen des Kernstückes erfolgen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgend beschriebenen Zeichnungen. Es zeigen:

1 eine geschnittene Seitenansicht einer Einrichtung zum Ansteuern einer Kupplung gemäß der Erfindung;

2 eine schematische Ansicht einer Betätigungseinrichtung, welche eine Kupplung über einen Hebel betätigt;

3 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung mit einem als Rampe ausgebildeten Übertragungsglied;

4 eine dreidimensionale, vergrößerte Teilansicht der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung gemäß 3;

5 eine weitere schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung mit einem rampenförmigen Übertragungsglied;

6 eine schematische Ansicht einer Betätigungseinrichtung für eine Kupplung mit einem Vorgetriebe in der Kupplungsaktorik;

7 zwei schematisch dargestellte Leistungsflüsse zweier unterschiedlicher Betätigungseinrichtungen;

8 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung für eine Kupplung mit einem Hubgetriebe direkt an dem Motor der Kupplungsaktorik;

9 eine schematische Teilansicht einer Kupplungsaktorik mit einem selbsthemmendem Hubgetriebe und nachfolgendem nicht konstant übersetzendem Getriebe;

10 eine schematische Ansicht der in der Kupplungsaktorik auftretenden Kräfte;

11 eine schematische Ansicht eines selbsthemmenden Hubgetriebes und nachfolgendem konstant übersetzendem Getriebe;

12 eine schematische Teilansicht der Kupplungsaktorik mit den auftretenden Kräften;

13a bis c verschiedene Antriebs- und Kompensationsvarianten der Kupplungsaktorik;

14 eine schematische Ansicht der Kupplungsaktorik mit einem als Kurvenstößel auf einem Rollrad vorgesehenen Übertragungsglied;

15 eine schematische Ansicht einer Kupplungsaktorik mit einem Bandgetriebe zur Zwangslaufsicherung;

16 eine schematische Darstellung der Kupplungsaktorik mit einem Zugmittelgetriebe für die Kompensation sowie für den Abtrieb;

17 verschiedene Bewegungsdarstellungen der Kupplungsaktorik beim kraftfreien reversiblen Notöffnen der Kupplung;

18a bis c verschiedene schematische Ansichten der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung;

19 eine schematische Ansicht einer Kupplungsaktorik mit gestellfestem Drehpunkt des Übertragungsgliedes;

20 eine weitere schematische Ansicht der Kupplungsaktorik mit einem gestellfestem Drehpunkt des als Übertragungsglied vorgesehenen Hebelsegments;

21 eine dreidimensionale Ansicht einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebeaktorik für ein Getriebe in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges;

21a

21b

21c

22 verschiedene dreidimensionale Ansichten einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebeaktorik;

22a

22b

22c

23 eine dreidimensionale Ansicht einer nächsten möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebeaktorik.

23a

23b

23c
In 1 ist eine geschnittene Teilansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Ansteuern zumindest einer Kupplung eines automatisierten Getriebes in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges gezeigt. Die dargestellte Kupplungsbetätigung umfasst Kupplungsaktoren an der der Kupplung abgewandten Getriebeseite, wobei die Kupplungsaktoren über eine Nebenwelle 101 des Getriebes betätigt werden, wobei als Übertragungsglied ein Hebel an dem Gehäuse 103 angelenkt ist, mit dem das Ausrücklager 104 der Kupplung betätigt wird. Ferner ist die Getriebeeingangswelle 105 dargestellt. Bei der vorgeschlagenen Einrichtung zum Ansteuern der Kupplung, erfolgt die Betätigung des Ausrücklagers 104 der Kupplung über die Nebenwelle 101 des Getriebes.
2 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Betätigungseinrichtung für eine Kupplung eines Getriebes. Die Kupplungsaktorik weist einen Elektromotor 106 auf, welcher eine Spindel 107 antreibt, wobei eine Spindelmutter 108 drehfest auf der Spindel 107 gelagert ist. Bei einer möglichen Variante kann die Spindelmutter direkt mit dem als Übertragungsglied ausgebildeten Hebel 109 gekoppelt sein, um eine Kraftübertragung zu realisieren. Der Hebel 109 wirkt auf ein Ausrücklager 110, so dass die Kupplung geöffnet wird.
In 3 ist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Betätigungseinrichtung für die Kupplung eines Getriebes gezeigt. Die dargestellte Kupplungsaktorik weist ebenfalls einen Elektromotor 106 auf, welcher die Spindel 107 entweder mit oder gegen den Uhrzeigersinn dreht. Durch das Drehen der Spindel 107 wird die Spindelmutter 108 in axialer Richtung der Spindel 107 bewegt. Die Spindelmutter 108 liegt an einer als Übertragungsglied ausgebildeten Rampe 111 an und kann somit den Hebel 109 um einen Drehpunkt 112 drehen. Am unteren Ende des Hebels 109, in der Zeichnungsebene links, kann das Ausrücklager, welches nicht weiter dargestellt ist, und somit die Zungen der Tellerfedern der Kupplung bewegt werden.
Bei dieser Ausführungsform sind die Spindel 107 und der Hebel 109 an dem Aktorgehäuse gelagert. Ferner stützt sich die Spindelmutter 108 ebenfalls an dem Aktorgehäuse ab, wodurch keine Querkräfte auf die Spindel 107 übertragen werden. Die Übertragung der Kraft von der Spindelmutter 108 über die Rampe 111 bzw. den Hebel 109 und das Aktorgehäuse kann vorzugsweise über mehrere Lagerstellen erfolgen, so dass dabei keine ungünstige Gleitreibung auftritt.
In 4 ist eine dreidimensionale schematische Ansicht der Betätigungseinrichtung für die Kupplung bzw. der Kupplungsaktorik gezeigt. Die Spindelmutter 108 weist Wälzlager 113, 114 auf. Das äußere kleinere Wälzlager 114 kann über die Rampe 111 des Hebels 109 abrollen, wobei die beiden größeren mittleren Wälzlager 113 über das Gehäuse 115 des Aktors abrollen können.
Die Kontur des als Rampe 111 ausgebildeten Übertragungsglieds kann derart angepasst werden, dass das erforderliche Moment des Elektromotors 106 beim Öffnen bzw. Schließen der Kupplung konstant gehalten wird und der erforderliche Weg der Spindelmutter 108 minimal gehalten wird, welches bei einer aktiven Kupplung besonders sinnvoll ist. Des Weiteren wird auch das Verhältnis zwischen dem Weg des Ausrücklagers, welches nicht weiter dargestellt ist, und dem Weg der Spindelmutter 108 konstant gehalten wird.
Bei dieser Variante ist die Verwendung einer Kompensationsfeder, welche nicht weiter dargestellt ist, zwischen der Spindelmutter 108 und dem Gehäuse 115 des Kupplungsaktors auch besonders vorteilhaft. Mit einer derartigen Erweiterung kann das erforderliche Moment des Elektromotors 106 entsprechend reduziert werden.
Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung ist in 5 dargestellt. Bei dieser Variante wird das gleiche Prinzip wie bei der Variante, welche in 3 gezeigt ist, verwendet, wobei ein Unterschied darin besteht, dass der Drehpunkt 116 des Hebels 109 nicht mehr zwischen den beiden auf den Hebel 109 einwirkenden Kräfte liegt, sondern dass dieser Drehpunkt 116 über dem Punkt liegt. Auf diese Weise kann die gesamte Länge l bei dieser Variante reduziert werden. Die auf die Spindelmutter 108 wirkenden Kräfte werden jedoch größer. Außerdem kann sich der Hebel 109 bei einer derartigen Ausgestaltung stärker durchbiegen. Ferner kann der konstruktive Aufwand für eine im Schmiermittel laufende Spindel 107 für eine Abdichtung erhöht werden.
In 6 ist eine schematische Ansicht einer Kupplungsbetätigung mit einem Vorgetriebe in der Kupplungsaktorik dargestellt. Bei dieser Ausführung kann die Last des Ausrücklagers 104 nur durch die Übersetzung des Ausrücksystems, wie z. B. dem Hebel 109, reduziert werden. Dabei wirkt der Stellmotor 106 auf ein Vorgetriebe 117, welches mit einem Hubgetriebe 118 gekoppelt ist. Das Hubgetriebe wirkt dann auf das Ausrücksystem bzw. auf den Hebel 109, welcher dann mit dem Ausrücklager 104 der Kupplung 119 gekoppelt ist.
In 7 sind die Leistungsflüsse verschiedener Kupplungsaktoriken übereinander schematisch dargestellt. Die obere Darstellung zeigt den Leistungsfluss einer bekannten Kupplungsaktorik, während die untere Darstellung den Leistungsfluss der erfindungsgemäßen Kupplungsaktorik darstellt.
Bei der erfindungsgemäßen Kupplungsaktorik ist der Elektromotor 106 mit einem Spindelhubgetriebe 118 gekoppelt, welches dann mit einem Nachgetriebe 120 in Eingriff steht. Das Nachgetriebe 120 wirkt dann auf das Ausrücksystem bzw. auf den Hebel 109, welcher schließlich auf die Kupplung 119 wirkt.
In 8 ist die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung für die Kupplung 119 schematisch dargestellt. Bei der gezeigten Kupplungsaktorik ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass sich bei einer nur gering höheren Leistung ein erheblich reduzierter Leistungsfluss und somit eine Bauteilvereinfachung ergibt. Dies ist insbesondere der 7 zu entnehmen.
Die in 8 dargestellte Kupplungsaktorik ist besonders geeignet für nichtlineare Übertragung oder Kompensationen, wodurch sich eine Leistungs- und Stelldynamik-Steigerung ergibt.
In den 9 und 10 sind Ausführungsformen für die vorgeschlagene Kupplungsaktorik gemäß 8 gezeigt. Als Getriebe können z. B. Koppelgetriebe verwendet werden. Somit können nichtlineare Eigenschaften der Kompensation oder der Übersetzung realisiert werden.
Abweichend von bisher bekannten Aktorgetrieben wird ein Koppelglied ohne gestellfesten Drehpunkt verwendet, so dass ein Abrollen am Gestell bzw. Gehäuse stattfindet. In 9 ist schematisch das Aktorgetriebe mit einem selbsthemmenden Hubgetriebe und einem nachfolgenden nicht konstant übersetzenden Getriebe gezeigt, während in 10 ein Getriebeglied mit Momentanpol bzw. Abwälzpunkt dargestellt ist.
Eine andere Bauform mit entsprechender Abrollbewegung eines Getriebe- bzw. Übertragungsgliedes ist in 11 und 12 gezeigt. Dabei ist erkennbar, das auch eine konstante Übersetzung und eine lineare Kompensation möglich ist. In 11 ist das Aktorgetriebe schematisch mit selbsthemmendem Hubgetriebe und nachfolgendem konstant übersetzendem Getriebe gezeigt, während in 12 ein Getriebeglied mit Momentanpol bzw. konstanter Übersetzung dargestellt ist.
In den 13a bis 13c sind Antriebs- und Kompensationsvarianten schematisch dargestellt. In 13a ist der Antrieb eines Rollrades an einem Radmittelpunkt vorgesehen, wobei die Kompensationsfeder am Hubgetriebe angeordnet ist. In 13b ist der Antrieb eines Rollrades als Schneckenradgetriebe vorgesehen, wobei die Kompensationsfeder am Rollrad angeordnet ist. In 13c ist der Antrieb eines Rollrades durch eine Zahnstange kombiniert mit einer Spindelmutter realisiert, wobei die Kompensationsfeder direkt am Abtriebsteil vorgesehen ist.
In 14 ist die Kupplungsaktorik schematisch angedeutet. Bei dieser Ausführung ist eine Kopplung als Nicht-Abtrieb und eine nicht lineare Kompensation mit einem Kurvenstößel an dem Rollrad dargestellt.
In 15 ist eine weitere Variante der Kupplungsaktorik mit einem Bandgetriebe gezeigt. Dabei realisiert das Bandgetriebe eine Zwangslaufsicherung des Rollrades, so dass eine nichtlineare Übersetzung durch eine Veränderung des Radius möglich ist.
In 16 ist eine nächste Variante der Kupplungsaktorik gezeigt. Bei diesem Aktorschema ist ebenfalls eine Kopplung zur Zwangslaufsicherung des Hebels bzw. des Rollrades realisiert. Ferner ist ein Zugmittelgetriebe für die Kompensation sowie für den Abtrieb vorgesehen.
In 17 sind verschiedene Darstellungen bei einer Notöffnung der Kupplungsbetätigung dargestellt. In den ersten beiden Darstellungen wird die normale Wirkungsweise der Kupplungsaktorik beim Kupplungsbetätigen gezeigt. Wenn nun die Zwangslaufsicherung des Rollrades gelöst wird, welches z. B. durch die Trennung der externen Seilfixierung oder durch das Entfernen der axialen Zahnstangenbefestigung erfolgen kann, kann die Kupplungskraft das Rollrad zurücktreiben. Hierzu sollte bei der Anordnung der Kompensation beachtet werden, dass diese keine Gegenkraft aufbaut. Auf diese Weise kann eine sichere kraftfreie Stellung des Ausrücksystems erreicht werden. Wenn nun das Hubgetriebe in die Ausgangsstellung zurückbewegt wird, kann entgegen der Kompensationsfeder die Ausgangslage des Aktors eingenommen werden. In dieser Position ist es möglich die Fixierung der Zwangslaufsicherung kraftfrei wiederherzustellen. Das Notöffnen wird somit ohne Einleitung einer Kraft von außen rückgängig gemacht. Diese Variante der Notöffnung der Kupplung ist ebenso bei konstant übersetzenden Aktorformen bzw. Ausgestaltungen möglich. Entsprechend der zuvor gezeigten Möglichkeit zum Notöffnen der Kupplung ist durch Verstellung der Elemente der Zwangslaufsicherung auch eine Ersteinstellung des Betätigungshebels möglich.
In den 18a bis 18c sind verschiedene Ausführungen einer Kupplungsaktorik entsprechend der 9 und 10 dargestellt.
In 18a ist die Kupplungsaktorik mit einem Motor 106 gezeigt, welche auf eine Spindel 107 wirkt, die eine Spindelmutter 108 antreibt. Die Spindelmutter 108 steht wiederum mit einem Rollradsegment 121 des Übertragungsgetriebes in Eingriff. Ferner ist eine Kompensationsfeder 122 vorgesehen, welche einen Kompensationsschieber aufweist, der über einen Anlenkpunkt 123 mit dem Rollradsegment 121 gekoppelt ist. Ferner ist eine Abtriebstange 124 vorgesehen, welche einen Abtriebsschieber aufweist, der über einen Anlenkpunkt 125 mit dem Rollradsegment 121 gekoppelt ist.
In 18b ist eine weitere Ansicht der in 18a dargestellten Kupplungsaktorik gezeigt. Insbesondere ergibt sich aus dieser Figur die Darstellung der Zwangslaufsicherung durch die Verzahnung zwischen dem Rollradsegment 121 und der Abtriebsstange 124.
In 18c ist eine dreidimensionale Darstellung der in den 18a und 18b gezeigten Kupplungsaktorik gezeigt. Es ist ersichtlich, dass die Momenten- und Querkraftabstützungen am Gehäuse der Kupplungsaktorik vorgesehen sind.
In 19 ist eine Kupplungsaktorik schematisch angedeutet, welche aus der Druckschrift DE 42 483 68 A1 bekannt ist. In 20 ist eine weitere Kupplungsaktorik gezeigt, welche aus der Druckschrift EP 0 719 389 D1 bekannt ist.
Im nachfolgendem soll ein Ausschnitt aus der Vielzahl von Anordnungsvarianten gezeigt werden, wobei diese Möglichkeiten immer die Abrollbewegung des Getriebegliedes im Aktorgetriebe gemeinsam aufweisen.
In den 21 bis 23 sind mehrere mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebeaktorik für ein automatisiertes Schaltgetriebe in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges gezeigt.
Die 21, 21a, 21b und 21c zeigen verschiedene Ansichten einer möglichen Ausführungsform der Getriebeaktorik. Dabei zeigt 21 eine dreidimensionale Ansicht der Getriebeaktorik. 21a zeigt eine Seitenansicht der Getriebeaktorik und 21b eine geschnittene Ansicht entlang der Schnittlinie A-A gemäß 21a. Schließlich ist in 21c eine Vorderansicht der Getriebeaktorik dargestellt.
Bei der ersten Ausführungsform der Getriebeaktorik gemäß der 21 ff. sind zum Antrieb zwei Motoren 126 vorgesehen, welche jeweils eine Motorleistung von etwa 3 Nm haben. Die Getriebeaktorik weist eine Welle 127 auf, an der zumindest ein Schaltfinger 128 vorgesehen ist. Der Schaltfinger 128 ist über Schiebehülsen 129 und 130 auf der Welle 127 gelagert. Die beiden Motoren 126 sind über ein inneres Schneckenradgetriebe 131 mit der Welle 127 zum Schalten gekoppelt. Das Schneckenradgetriebe 131 ist als inneres Getriebe mit gegenüberliegenden Schneckenrädern 132 und 133 ausgebildet. Dabei ist das Schneckenrad 132 linksdrehend und das Schneckenrad 133 rechtsdrehend. Die Stromversorgung für die beiden Motoren 126 wird durch einen Motorstecker 135 realisiert. Ferner ist eine Gehäuseverbindung 134 zum Befestigen an dem Getriebegehäuse vorgesehen.
In den 22, 22a, 22b und 22c ist eine weitere Ausführungsform der Aktorik dargestellt. Dabei zeigt 22 mehrere dreidimensionale Ansichten der Getriebeaktorik. 22a zeigt eine Seitenansicht dieser Getriebeaktorik und 22b eine geschnittene Ansicht entlang der Schnittlinie A-A gemäß 22a. 22c stellt eine geschnittene Ansicht der Getriebeaktorik entlang der Schnittlinie B-B gemäß 22a dar.
Die Getriebeaktorik weist ein Gehäuse 136 mit einem Kunststoffdeckel 137 auf, in dem das Schneckenradgetriebe vorgesehen ist. Das Schneckenradgetriebe wird über zwei Motoren 138 angetrieben, welche jeweils eine Motorleistung von 0,5 Nm haben. Ferner ist eine Welle 139 mit einem Schaltfinger 140 vorgesehen, wobei der Schaltfinger 140 über mehrere Schiebehülsen 141, 142 und 143 auf der Welle 139 gelagert ist. Das Schneckenradgetriebe ist als externes Schneckenradgetriebe 144 ausgebildet, welches mit einem linksdrehenden Schneckenrad 145 und einem rechtsdrehenden Schneckenrad 146 gekoppelt ist. An den den Motoren 138 abgewandten Enden der Schneckenräder 145 und 146 sind jeweils zwei Schiebehülsen 147 vorgesehen. An dem jeweiligen Motor zugeordneten Ende jedes Schneckenrades 145, 146 ist jeweils ein Stirnrad 148 vorgesehen. Mit der Bezugszahl 149 ist ein H-Muster bezeichnet. Die beiden Motoren 138 weisen einen Motorstecker 150 auf. Ferner sind elastische Schaltfedern 151 vorgesehen.
Bei der in 22 gezeigten Ausführungsform weist die Getriebeaktorik demnach eine erste Übersetzungsstufe und eine äußere bzw. außen liegende Schneckenübersetzung als zweite Übersetzungsstufe auf. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauweise mit möglichst wenig Bauteilen realisiert. Ferner ein konstruktiv einfach aufgebautes Gehäuse verwendet werden. Darüber hinaus ergibt sich bei der Getriebeaktorik eine besonders niedrige Massenträgheit, da die Motoren 138 etwa sechsmal langsamer rotieren als bekannte Motoren.
Die vorgeschlagene Getriebeaktorik arbeitet in der Weise, dass die Motoren 138 gegen den Deckel 137 des Gehäuses 136 gepresst werden, wobei der Deckel 137 wiederum in das Gehäuse 136 gepresst wird. Die Motoren 138 können an das Gehäuse 136 angeschraubt werden, um darin befestigt zu werden. Der Deckel 137 ist in axialer Richtung zumindest in einer Richtung gelagert, in dem das Drucklager und das Gehäuse 136 in entgegen gesetzter Richtung durch das angeflanschte Gleitlager wirken. Die ursprünglichen radialen Kräfte, welche auf den Deckel 137 wirken, die durch die Welle 139 übertragen werden, wirken einerseits auf die zylindrische Oberfläche des Motorgehäuses und andererseits auf die vorgesehenen Rippen an dem Deckel 137 selbst.
Vorzugsweise kann ein Satz mit drei Gleitlagern für jede Welle 139 zum geeigneten Lagern verwendet werden, um die Welle 139 bzw. die Schaltwelle aufgrund des aus Kunststoff hergestellten Deckels 137 sicher zu lagern. Ein angeflanschtes Lager wird gegen das Gehäuse 136 montiert. Das Drucklager kann gegen den Kunststoffdeckel 137 montiert werden. Ein zusätzliches Lager, welches in den Figuren nicht dargestellt ist, kann zwischen dem inneren Schneckenrad und der Welle 139 vorgesehen sein.
Vorzugsweise kann das Gehäuse aus Aluminium hergestellt werden und kann lediglich eine Gussachse aufweisen. Es ist auch möglich, dass das Gehäuse 136 aus Kunststoff hergestellt wird, da die Kraft die auf die Welle 139 an dem angeflanschten Lager wirkt, sehr nahe an der Verbindung zum Getriebegehäuse liegt. Jedoch sollte bei einem Kunststoffgehäuse darauf geachtet werden, dass die Befestigung der Motoren 138 an dem Gehäuse 136 mit einem Metallgewindeeinsatz oder dergleichen erfolgt.
Die Motoren 138 können möglichst dicht hintereinander angeordnet werden, sodass sich der Vorteil ergibt, dass zur Motorenbefestigung nur vier Schrauben benötigt werden. Ferner ergibt sich der Vorteil, dass die elektrischen Verbindungen der beiden Motoren 138 über den gemeinsamen Motorstecker 150 erfolgen können.
In den 23, 23a, 23b und 23c ist eine weitere Ausführungsform einer Getriebeaktorik gezeigt, welche der Ausführungsform, die in den 22 gezeigt ist, ähnlich ist.
Demnach werden für gleiche Bauteile gleiche Bezugszahlen wie in den 22 ff. verwendet.
23 zeigt eine dreidimensionale Ansicht der Getriebeaktorik. 23a stellt eine Seitenansicht und 23b eine entlang der Schnittlinie A-A geschnittene Ansicht gemäß 23a dar. 23c zeigt eine entlang der Schnittlinie B-B geschnittene Ansicht gemäß 23a.
Auch bei dieser Ausführungsform sind zwei Motoren 138 vorgesehen, welche jeweils eine Motorleistung von 0,5 Nm aufweisen. Als Getriebe wird eine Stirnradübersetzung bzw. eine Schneckenradübersetzung mit zwei Getriebestufen verwendet. Dazu ist eine erste Übersetzungsstufe und eine innere bzw. innenliegende Schneckenradübersetzung als zweite Übersetzungsstufe vorgesehen.

Claims

Verfahren zum Durchführen einer Neutralgassenerkennung bei einer Getriebeaktorik eines Getriebes, insbesondere eines automatisierten Schaltgetriebes, in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges, bei dem eine Neutralreferenzfahrt durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Neutralreferenzfahrt jeweils in eine positive Schaltrichtung und in eine negative Schaltrichtung getastet wird, um die zentrale Position der Neutralgasse zu bestimmen.