DE102007015132A1

DE102007015132A1 - Verfahren zum Plausibilisieren der Stellung eines Schaltfingers sowie Kulisse für ein Schaltgetriebe

Info

Publication number: DE102007015132A1
Application number: DE102007015132A
Authority: DE
Inventors: Jürgen GERHART; Thomas Weber
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2007-10-31

Abstract

Bei einem Verfahren zum Plausibilisieren der Stellung eines Schaltfingers, der zum Schalten von Gängen von einem Wählaktor längs einer Wählgasse und von einem Schaltaktor in Richtung von in Längserstreckung der Wählgasse voneinander beabstandeten Schaltgassen bewegbar ist, wird der Schaltfinger an wenigstens einen Rand der Wählgasse und/oder Schaltgasse bewegt, wobei die Wählgasse und/oder Schaltgasse derart geformt sind, dass durch Anfahren des wenigstens einen Randes die Position des Schaltfingers relativ zu den Schaltgassen plausibilisierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Plausibilisieren der Stellung eines Schaltfingers. Die Erfindung betrifft weiter eine Kulisse für eine Schalteinrichtung eines Schaltgetriebes.
Automatisierte oder automatische Schaltgetriebe enthalten im Allgemeinen einen Schaltmechanismus mit einer mit einem Schaltfinger versehenen Schaltwelle. Die Schaltwelle ist mittels eines Wählaktors und eines Schaltaktors derart bewegbar, dass sich der Schaltfinger längs einer Wählgasse in unterschiedliche Wählpositionen bewegen lässt, aus denen heraus der Schaltfinger mit Hilfe eines Schaltaktors in im Allgemeinen senkrecht zur Wählgasse gerichtete Schaltgassen bewegbar ist. Insbesondere bei Parallelschaltgetrieben bzw. Doppelkupplungsgetrieben, die zwei Teilgetriebe aufweisen, deren eines die geraden Gänge und deren anderes die ungeraden Gänge enthält, kann der Schaltfinger in eine Vorwählposition gebracht werden, aus der heraus er zum Einlegen eines Ganges in eine Schaltgasse bewegt wird. Die Position des Schaltfingers wird im Allgemeinen mittels dem Schaltaktor und dem Wählaktor zugeordneten Inkrementsensoren bzw. -zählern ermittelt, die durch routinemäßiges oder situationsbedingtes Anfahren einer oder mehrerer Referenzstellungen absolut geeicht werden. Bei solchen Inkrementzählern ist ein sich bewegendes Bauteil mit Marken, beispielsweise einer Verzahnung, versehen, die von Sensoren, beispielsweise Hallsensoren, erfasst werden, so dass die Anzahl der sich an dem Sensor vorbeibewegenden Marken gezählt werden kann. Wenn die Versorgungsspannung eines solchen Sensors, beispielsweise Hallsensors, unter eine bestimmte Spannungsschwelle sinkt, kann eine sicherheitskritische Situation entstehen, wenn sich der Schaltfinger bei ungenügender Spannungsversorgung des Sensors beispielsweise in Folge äußerer Vibrationen bewegt. Diese Bewegung wird dann nicht erfasst, so dass bei einem nachfolgenden Schaltbefehl das System davon ausgeht, dass sich der Schaltfinger in der vor dem Spannungsabfall sensierten Position befindet, so dass in einen falschen Gang geschaltet werden kann. Dies kann unmittelbare sicherheitskritische Auswirkungen haben, da im schlimmsten Fall ein Gang in die falsche Fahrtrichtung eingelegt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Abhilfe für das vorgenannte Problem zu schaffen.
Eine Lösung dieser Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Plausibilisieren der Stellung eines Schaltfingers gelöst, welcher Schaltfinger zum Schalten von Gängen von einem Wählaktor längs einer Wählgasse und von einem Schaltaktor in Richtung von wenigstens zwei von der Wählgasse ausgehenden und in Richtung der Längserstreckung der Wählgasse voneinander beabstandeten Schaltgassen bewegbar ist, wobei der Schaltfinger an wenigstens einen Rand der Wählgasse und/oder Schaltgasse bewegt wird und die Wählgasse und/oder die Schaltgassen derart geformt sind, dass durch Anfahren des wenigstens einen Randes die Position des Schaltfingers relativ zu den Schaltgassen plausibilisierbar ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, unmittelbar vor dem Einlegen eines Ganges durch Bewegen des Schaltfingers um nur kleine Strecken, d.h. innerhalb kurzer Zeit, die Ausgangsposition des Schaltfingers zu plausibilisieren, so dass Fehlschaltungen ausgeschlossen werden können.
Die in Richtung der Längserstreckung der Schaltgassen gemessene Breite der Wählgasse zwischen den Abzweigungen der Schaltgassen von der Wählgasse kann unterschiedlich sein und die Breite der Wählgasse in einem der Abzweigung einer Schaltgasse unmittelbar benachbarten Bereich kann durch Bewegen des Schaltfingers gegen die sich gegenüberliegenden Ränder der Wählgasse ermittelt werden, bevor der Schaltfinger in die Schaltgasse hineinbewegt wird.
Vorteilhaft ist eine Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der der Schaltfinger an einem Rand der Wählgasse positioniert wird, der dem an die Abzweigung der Schaltgasse eines nächsteinzulegenden Ganges direkt benachbarten Randbereich der Wählgasse gegenüberliegt und unmittelbar vor dem Einlegen des Ganges an den gegenüberliegenden Rand der Wählgasse, anschließend längs des Randes der Wählgasse bis zur Schaltgasse und dann in die Schaltgasse bewegt wird.
Eine Kulisse für eine Schalteinrichtung eines Schaltgetriebes, insbesondere Parallelschaltgetriebes, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbar ist, weist eine Wählgasse und von der Wählgasse ausgehende, im Winkel zur Wählgasse verlaufende Schaltgassen auf, welche Gassen die Bewegbarkeit eines mit einem Schaltfinger starr verbundenen Führungsgliedes bestimmen, wobei die in Richtung der Längserstreckung der Schaltgassen gemessene Breite der Wählgasse in den zwischen den Schaltgassen liegenden Bereichen der Wählgasse unterschiedlich ist.
Vorteilhafterweise nimmt die Breite der Wählgassenabschnitt in einer Längsrichtung der Wählgasse ab und endet die Wählgasse in einem über die bezüglich der Längsrichtung letzte Schaltgasse hinausragenden Ansatz, in dem die Breite der Wählgasse minimal ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
In den Figuren stellen dar:
1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Getriebesteuerung;
2 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Schaltvorrichtung mit Active Interlock für ein Parallelschaltgetriebe;
3 Aufsichten auf die Anordnung gemäß 2 in verschiedenen Schaltzuständen;
4 Aufsichten auf einen Teil der Anordnung gemäß 2; und
5 eine Kulisse mit einem Diagramm eines Schaltablaufes zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gemäß 1 enthält eine Vorrichtung zum Steuern eines automatischen Schaltgetriebes ein elektronisches Steuergerät 10, dessen Ausgänge mit einem Wählaktor 12 und einem Schaltaktor 14 verbunden sind. Eingänge des Steuergerätes 10 sind mit Wegsensoren 16 und 18 sowie mit weiteren, pauschal mit 20 bezeichneten Sensoren, beispielsweise für die Stellung eines Fahrpedals, Betriebsparameter eines Antriebsmotors, die Stellung eines Wählhebels usw. verbunden. Mit den Wegsensoren 16 und 18 kann die Stellung eines oder mehrerer Glieder in der Betätigung des Schaltgetriebes erfasst werden.
2 zeigt wesentliche Teile einer Gangschaltvorrichtung in perspektivischer Darstellung. 3 zeigt eine Aufsicht auf die Anordnung gemäß 2. Dargestellt ist eine Schaltvorrichtung mit einem Active Interlock Mechanismus, der ermöglicht, dass ein Schaltfinger aus seiner einen Gang einlegenden Stellung in die Neutralstellung zurückbewegt wird und der eingelegte Gang erst ausgelegt wird unmittelbar bevor ein neuer Gang eingelegt wird.
Gemäß den Figuren ist eine Schaltwelle 20 von dem Wählaktor 12 in Richtung der strichpunktierten Achse, d.h. in Richtung des Doppelpfeils W für einen Wählvorgang hin und her beweglich. Mittels des Schaltaktors 14 ist die Schaltwelle 20 um ihre Achse in Richtung des Doppelpfeils S zum Ein- und Auslegen von Gängen drehbar. Die Schaltwelle 20 ist starr mit einem Schaltfinger 22 und in beiden Axialrichtungen davon beabstandeten Auslegeelementen 24 und 26 verbunden oder einteilig ausgebildet. Je nach axialer Stellung greifen der Schaltfinger und die Auslegeelemente in Schaltmäuler 28 von Schaltschienen bzw. Schaltschienen 30 ein, die in Richtung des Doppelpfeils A hin und her verschiebbar sind und mit denen Gänge eines Getriebes ein- und auslegbar sind.
Dargestellt sind vier Schaltschienen 30₁ , 30₂ , 30₃ und 30₄ , wobei die Schaltschienen 30₁ und 30₃ zu einem die ungeraden Gänge enthaltenen Teilgetriebe eines Doppelkupplungs- bzw. Parallelschaltgetriebes gehören und die Schaltschienen 28₂ und 28₄ zu dem die geraden Gänge enthaltenen Teilgetriebe des Parallelschaltgetriebes gehören.
In der Stellung gemäß 3a) befindet sich der Schaltfinger 22 in dem Maul der Schaltschiene 30₁ , wohingegen sich das Auslegeelement 24 in dem Maul der Schaltschiene 30₃ befindet. In der Stellung gemäß 3b) ist die Schaltwelle etwas verschoben, so dass sich der Schaltfinger 22 im Maul der Schaltschiene 30₂ befindet und das Auslegeelement 24 im Maul der Schaltschiene 30₄ befindet. In den Figurenteilen c) und d) ist die Schaltwelle jeweils weiter nach unten verschoben, so dass sich der Schaltfinger 22 im Maul der Schaltschiene 30₃ bzw. 30₄ und das Auslegeelement 24 im Maul der Schaltschiene 30₁ bzw. der Schaltschiene 30₂ befindet.
In 4 ist die Wirkungsweise der an sich bekannten beschriebenen Anordnung erläutert:
Es sei angenommen, die dem Betrachter zugewandte Schaltschiene sei die Schaltschiene 30₄ , in deren Maul sich das Auslegeelement 24 befindet, wohingegen die Schaltschiene 30₂ , in deren Maul sich der Schaltfinger 22 befindet, nicht dargestellt ist.
Figur a) zeigt die Anordnung in neutraler Mittelstellung. Die Mäuler der Schaltschienen 28₄ und 28₂ befinden sich in einer Stellung, in der kein Gang eingelegt ist. In der Stellung gemäß 4b) wird die Schaltschiene 28₂ vom Schaltfinger 22 zum Schalten eines Gangs nach links verschoben. In der dargestellten Stellung befindet sich die Schaltschiene 28₂ noch in Neutralstellung, d.h. mit ihr ist kein Gang geschaltet. Die Schaltschiene 28₄ dagegen befindet sich in ihrem nach rechts verschobenen Zustand, d.h. mit dieser Schaltschiene ist ein Gang geschaltet. Wenn die Schaltwelle 20 aus der Stellung gemäß 4b) weiter in Uhrzeigerrichtung verdreht wird, wird die Schaltschiene 28₄ von dem Auslegeelement 24 nach links, d.h. in die Neutralstellung (gestrichelt dargestellt) verschoben, bevor der Schaltfinger 22 die Schaltschiene 28₂ nach links verschiebt und einen neuen Gang einlegt. Auf diese Weise wird vom Auslegeelement ein alter Gang ausgelegt, bevor der neue Gang eingelegt wird. Durch den Eingriff gemäß 4d) der äußeren kreiszylindrischen Flächen des Auslegeelements 24 wird die Schaltschiene 28₄ in der Neutralstellung verriegelt bzw. gesperrt, während die nicht dargestellte hintere Schaltschiene 28₂ zum Einlegen eines Gangs nach links verschoben wird.
Der 4c) stellt das Verschieben der Schaltschiene 28₄ nach links aus einer Schaltstellung in die Neutralstellung mit Hilfe des Auslegeelements 24 dar, wenn die Schaltwelle 20 in Gegenuhrzeigerrichtung verdreht wird.
Insgesamt wird mit der beschriebenen Anordnung erreicht, dass der Schaltfinger aus einer jeweils geschalteten Schaltwelle eines Teilgetriebes in Neutralstellung bewegt werden kann, ohne dass der mit der Schaltwelle geschaltete Gang ausgelegt wird. Wenn ein neuer Gang eingelegt wird, ist jeweils gewährleistet, dass zuvor der bis dahin geschaltete Gang des jeweiligen Teilgetriebes ausgelegt wird. Dies wird, wie dargestellt, dadurch erreicht, dass die Schaltmäuler deutlich breiter sind als der Schaltfinger und dass durch die Umfangsgeometrie der Auslegeelemente und die Umfangsgeometrie der Schaltmäuler gewährleistet wird, dass ein mit einer Schaltschiene geschalteter Gang ausgelegt wird, bevor mit einer anderen Schaltschiene des gleichen Teilgetriebes ein neuer Gang eingelegt wird. Des Weiteren bleibt der in einem Teilgetriebe geschaltete Gang durch einen Schaltvorgang im anderen Teilgetriebe unbeeinflusst.
5 zeigt eine Schaltkulisse 32, die Führungsbahnen bildet, die die Bewegbarkeit eines starr mit der Schaltwelle 20 verbundenen Führungsgliedes (nicht dargestellt) vorgeben. Von einer gemäß 5 waagerechten Wählgasse W-W gehen senkrechte Schaltgassen ab, wobei die Kulisse 32 derart geformt ist, dass der Bewegung des nicht dargestellten Führungsgliedes längs der Wählgasse eine Bewegung des Schaltfingers 22 gemäß 4a) senkrecht zur Papierebene entspricht und sich der Schaltfinger 22 bei Bewegung längs einer der Schaltgassen 3-R bzw. 1-5 im Schaltmaul einer der Schaltschienen 30₁ bzw. 30₃ befindet und bei Bewegung längs der Schaltgasse 2-4 im Schaltmaul einer der Schaltschienen 30₂ bzw. 30₄ befindet.
In dem Steuergerät 10 zur Steuerung des Wählaktors 12 und des Schaltaktors 14 kann beispielsweise eine Logik implementiert sein, die nach Einlegen der Gänge beider Teilgetriebe den Schaltfinger in der Wählgasse in einer Warteposition positioniert, um auf einen Schaltbefehl hin rasch den entsprechenden neuen Gang einzulegen. Das Positionieren des Schaltfingers in der Wählgasse für ein anschließendes rasches Einlegen eines Ganges wird als Fingervorwahl bezeichnet. Die Position des Schaltfingers bzw. die Position von Ausgangsgliedern der Aktoren 12 und 14, die die Position des Schaltfingers bestimmen, wird üblicherweise von Inkrementzählern, beispielsweise Inkrementwinkelzählern, erfasst. Der Zählstand solcher Inkrementzähler wird routinemäßig oder situationsbedingt durch Anfahren vorbestimmter Referenzpositionen der Kulisse 32, beispielsweise einem Ende der Wählgasse in deren Längsrichtung oder einem Seitenrand der Wählgasse referenziert, so dass aus dem Zählstand auf die Absolutposition des Schaltfingers geschlossen werden kann. Dabei kann es, wie eingangs erläutert, zu sicherheitskritischen Fehlern kommen, wenn beispielsweise der dem Wählaktor 12 zugeordnete Sensor infolge Unterspannung oder sonstiger Fehler eine Verschiebung des Schaltfingers in Wählrichtung nicht erfasst und der Schaltfinger dann infolge seiner nicht erfassten Verschiebung in Wählrichtung vom Schaltaktor 14 in eine falsche Schaltgasse bewegt wird.
Um dem abzuhelfen, ist die Kulisse 32 erfindungsgemäß derart gestaltet, dass die Breite der Wählgasse W-W von der Schaltgasse 1-5 zur Schaltgasse 3-R hin abnimmt. Genauer ist die Breite a des Wählgassenabschnitts zwischen den Schaltgassen 1-5 und 2-4 größer als die Breite b des Wählgassenabschnitts zwischen den Schaltgassen 2-4 und 3-R. Linksseitig endet die Wählgasse W-W in einem Referenziervorsprung 34, dessen Breite c kleiner ist als die Breite b. Wenn beispielsweise der Schaltfinger bzw. das innerhalb der Schaltkulisse 32 bewegbare Führungsglied in eine Vorwahlposition VWP gebracht wird, die der Schaltgasse 2-4 benachbart ist und am gemäß 5 oberen Rand der Wählgasse anliegt, so kann, bevor ein Schaltbefehl beispielsweise zum Einlegen des zweiten Gangs ausgeführt wird, innerhalb kurzer Zeit überprüft werden, ob sich das Führungsglied an der entsprechend seiner letzten Bewegung gespeicherten Position befindet, indem der Schaltaktor derart bestromt wird, dass das Führungsglied in Richtung des Pfeils I gegen den Rand der Wählgasse bewegt wird. Dieser Rand sollte unmittelbar oder nach wenigen Inkrementen erreicht sein, wenn die Warteposition am Rand oder dem Rand unmittelbar benachbart war. Ist dies nicht der Fall, so deutet das auf einen Fehler in der Inkrementzählung des Schaltaktors. Anschließend wird das Führungsglied in Richtung des Pfeils II gegen den entgegen gesetzten Rand der Wählgasse bewegt, wobei sich der Zählstand des Schaltaktors um einen der Breite b entsprechenden Betrag ändert. Wenn dies der Fall ist, besteht Sicherheit bezüglich der Tatsache, dass sich das Führungsglied bzw. der Schaltfinger zwischen den Schaltgassen 3-R und 2-4 befindet, so dass die Position plausibilisiert ist und bei einer nachfolgenden Bewegung des Führungsgliedes in Rich tung des Pfeils III und anschließend in Richtung des Pfeils IV tatsächlich der zweite Gang eingelegt wird. Das Anfahren eines Randes der Wählgasse kann, wenn deren Breite nach Anfahren beider sich gegenüberliegender Ränder bekannt ist, unmittelbar zum Referenzieren des Schaltaktors verwendet werden.
In ähnlicher Weise kann die Stellung des Führungsgliedes in dem Wählgassenbereich zwischen den Schaltgassen 2-4 und 1-5 plausibilisiert werden oder die Stellung des Führungsgliedes in dem Referenziervorsprung 34.
Vorteilhaft ist, eine Warte- bzw. Vorwahlposition des Führungsgliedes immer derart zu wählen, dass das Führungsglied derjenigen Schaltgasse benachbart ist, die es voraussichtlich bei einer nachfolgenden Schaltung bewegt werden soll und dass sich das Führungsglied auf derjenigen Seite der Schaltgasse befindet, auf der die Wählgasse die geringere Breite hat. Des Weiteren ist es vorteilhaft, das Führungsglied derart zu positionieren, dass es sich auf der dem voraussichtlich zu schaltenden Gang gegenüberliegenden Seite der Wählgasse befindet. Auf diese Weise lässt sich die Plausibilisierung mit den kürzest möglichen Wegen durchführen.
Die beschriebene Gestaltung der Schaltkulisse ist nur beispielhaft. Es gibt zahlreiche weitere Möglichkeiten, die Schaltkulisse derart zu gestalten, dass vor dem Einlegen eines Ganges, d.h. bevor das Führungsglied einen Endbereich einer Schaltgasse erreicht, die Position des Führungsgliedes bzw. des Schaltfingers plausibilisiert wird. Beispielsweise können die Winkel, in denen die Schaltgassen von der Wählgasse abgehen, unterschiedlich sein, so dass aus dem Verhältnis der Inkrementzählungen des Wählaktors und des Schaltaktors beim Hineinbewegen des Führungsgliedes in eine Schaltgasse auf die Schaltgasse geschlossen werden kann. Auch ist es möglich, die Schaltgassen unterschiedlich breit zu gestalten usw.
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung in Parallelschaltgetrieben beschränkt. Vielmehr hat eine Gestaltung der Schaltkulisse derart, dass die Position des Führungsgliedes in einfacher Weise plausibilisiert werden kann, auch bei anderen kulissengeführten Schaltungen Vorteile. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung jedoch bei mit dem beschriebenen Active Interlock System versehenen Schaltvorrichtungen.

10: Steuergerät
12: Wählaktor
14: Schaltaktor
16: Wegsensor
18: Wegsensor
20: Schaltwelle
22: Schaltfinger
24: Auslegeelement
26: Schaltmaul
28: Schaltschiene
30: Schaltschiene
32: Schaltkulisse
34: Referenziervorsprung

Claims

Verfahren zum Plausibilisieren der Stellung eines Schaltfingers, der zum Schalten von Gängen von einem Wählaktor längs einer Wählgasse und von einem Schaltaktor in Richtung von wenigstens zwei von der Wählgasse ausgehenden und in Richtung der Längserstreckung der Wählgasse voneinander beabstandeten Schaltgassen bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltfinger an wenigstens einen Rand der Wählgasse und/oder Schaltgasse bewegt wird und die Wählgasse und/oder die Schaltgassen derart geformt sind, dass durch Anfahren des wenigstens einen Randes die Position des Schaltfingers relativ zu den Schaltgassen plausibilisierbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Richtung der Längserstreckung der Schaltgassen gemessene Breite der Wählgasse zwischen den Abzweigungen der Schaltgassen von der Wählgasse unterschiedlich ist und die Breite der Wählgasse in einem der Abzweigung einer Schaltgasse unmittelbar benachbarten Bereich durch Bewegen des Schaltfingers gegen die sich gegenüberliegenden Ränder der Wählgasse ermittelt wird, bevor der Schaltfinger in die Schaltgasse hinein bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schaltfinger an einem Rand der Wählgasse positioniert wird, der dem an die Abzweigung der Schaltgasse eines nächsteinzulegenden Ganges direkt benachbarten Randbereich der Wählgasse gegenüberliegt und unmittelbar vor dem Einlegen des Ganges an den gegenüberliegenden Rand der Wählgasse, anschließend längs des Randes der Wählgasse bis zur Schaltgasse und dann in die Schaltgasse bewegt wird.
Kulisse für eine Schaltvorrichtung eines Schaltgetriebes, insbesondere Parallelschaltgetriebes, welche Kulisse eine Wählgasse und von der Wählgasse ausgehende, im Winkel zur Wählgasse verlaufende Schaltgassen aufweist, welche Gassen die Bewegbarkeit eines mit einem Schaltfinger starr verbundenen Führungsgliedes bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die in Richtung der Längserstreckung der Schaltgassen gemessene Breite der Wählgasse in den zwischen den Schaltgassen liegenden Bereichen der Wählgasse unterschiedlich ist.
Kulisse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Wählgassenabschnitte in einer Längsrichtung der Wählgasse abnimmt und die Wählgasse in ei nem über die bezüglich der Längsrichtung letzte Schaltgasse hinausragenden Ansatz endet, in dem die Breite der Wählgasse minimal ist.