DE102013011532B4

DE102013011532B4 - Drehzahlmessvorrichtung für ein Getriebe und Verfahren zur Drehzahlmessung

Info

Publication number: DE102013011532B4
Application number: DE102013011532.9A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Fleischmann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2016-08-25
Anticipated expiration: 2033-07-11
Also published as: DE102013011532A1; WO2015003805A3; US9995760B2; EP3019878A2; CN105378490A; CN105378490B; WO2015003805A2; EP3019878B1; US20160169928A1

Abstract

Drehzahlmessvorrichtung für ein Getriebe zur Messung der Drehzahl an koaxial angeordneten Antriebswellen, von denen eine erste Antriebswelle als innenliegende Welle (2) in einer zweiten, als Hohlwelle (1) ausgebildeten Antriebswelle einliegt, wobei die Hohlwelle (1) wenigstens eine Öffnung (3 bis 5) hat, wobei an der innenliegenden Weile (2) ein durch die Öffnung (3 bis 5) der Hohlwelle (1) detektierbarer Drehzahlgeber (6) angeordnet ist, und wobei außerhalb der Hohlwelle (1) ein Drehzahlsensor (7) angeordnet ist, mittels dessen die Drehzahl am Drehzahlgeber (6) abgreifbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlsensor (7) mit einer Messelektronik verbunden ist, die bei sich drehender Hohlwelle (1) den Anfang (14) und das Ende (15) einer den Drehzahlsensor (7) passierenden Öffnung (3) erfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehzahlmessvorrichtung für ein Getriebe zur Messung der Drehzahl an koaxial angeordneten Antriebswellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Drehzahlmessung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Bei in Kraftfahrzeugen verwendeten Doppelkupplungsgetrieben sind die Schaltgruppen auf zwei Teilgetriebe verteilt, welche wechselweise mit dem Antriebstrang gekoppelt werden. Für den Betrieb und die Steuerung des Getriebes ist es notwendig, die Drehzahl beider Teilgetriebe zu erfassen. Die Antriebswellen der Teilgetriebe sind häufig koaxial angeordnet, wobei eine Hohlwelle und eine in dieser einliegende weitere Welle die Antriebswellen des Teilgetriebes bilden.
Ein derartiges Doppelkupplungsgetriebe ist aus der DE 102 14 478 B4 bekannt, welches eine Hohlwelle und eine in dieser gelagerte weitere Welle besitzt. Damit an der innenliegenden Welle eine Drehzahlmessung vorgenommen werden kann, ist diese aus der Hohlwelle herausgeführt. An dem herausgeführten Bereich der innenliegenden Welle ist ein Drehzahlgeber und ein Drehzahlsensor positioniert.
Aus der EP 0 747 709 A1 ist eine gattungsgemäße Drehzahlmessvorrichtung bekannt, bei der eine fortlaufende Drehzahlmessung erfolgt. Hierzu sind in einer Hohlwelle Öffnungen vorgesehen und an einer innenliegenden Welle ein durch die Öffnungen der Hohlwelle detektierbarer Drehzahlgeber angeordnet. Außerhalb der Hohlwelle ist ein Drehzahlsensor angeordnet, mit dessen Hilfe die Drehzahl am Drehzahlgeber abgreifbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehzahlmessvorrichtung für ein Getriebe, vorzugsweise für ein Doppelkupplungsgetriebe mit koaxial angeordneten Antriebswellen so auszubilden, dass eine möglichst platzsparende Drehzahlmessung an den Antriebswellen möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erhalten. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß besitzt die Hohlwelle wenigstens eine Öffnung und an der in der Hohlwelle einliegenden Welle ist ein durch die Öffnung der Hohlwelle detektierbarer Drehzahlgeber angeordnet. Mittels eines Drehzahlsensors kann somit im Bereich der Öffnung der Hohlwelle die Drehzahl der innenliegenden Welle am Drehzahlgeber abgegriffen bzw. gemessen werden. Dadurch ist eine sehr platzsparende Anordnung beider Drehzahlgeber und Drehzahlsensoren für die innenliegende Welle und die Hohlwelle möglich, so dass die Drehzahlsensoren sich besonders platzsparend in einem gemeinsamen Sensorgehäuse anbringen lassen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Positionierung der Drehzahlgeber und Drehzahlsensoren sehr flexibel ist, da über die gesamte Länge der Hohlwelle an einer gewünschten bzw. optimalen Position die Öffnung für die Drehzahlmessung an der innenliegenden Welle angeordnet werden kann. Damit ist es auch möglich, die Anordnung der Drehzahlgeber und Drehzahlsensoren in kurzer Entfernung zu einem elektronischen Getriebesteuergerät anzuordnen.
Besonders vorteilhaft ist es, an der Hohlwelle mehrere Öffnungen für die Drehzahlmessung an der innenliegenden Welle vorzusehen, wobei bevorzugt drei Öffnungen in gleichen Winkelabständen an der Hohlwelle vorgesehen sind. Eine gleichmäßige Verteilung der Öffnungen an dem Umfang der Hohlwelle führt insbesondere zu keiner Unwucht. Außerdem sind aus Stabilitätsgründen mehrere kleinere Öffnungen vorteilhafter als eine entsprechend große Öffnung an der Hohlwelle.
Bei gleichmäßig verteilt angeordneten Öffnungen können diese sich jeweils über einen Drehwinkelbereich von beispielsweise wenigstens 30 Grad am Umfang der Hohlwelle erstrecken, wodurch sich eine ausreichende Öffnungslänge und damit eine ausreichende Messdauer für die Drehzahlmessung an der innenliegenden Welle ergibt.
Der für die Drehzahlmessung an der innenliegenden Welle vorgesehene Drehzahlsensor erfasst in Verbindung mit einer Messelektronik den Anfang und das Ende der den Drehzahlsensor passierenden Öffnung. Damit kann die Messelektronik zwischen Anfang und Ende der Öffnung die Drehzahlmessung am Drehzahlgeber der innenliegenden Welle vornehmen, wodurch sichergestellt ist, dass tatsächlich auch nur vom Drehzahlgeber der innenliegenden Welle ausgehende Messsignale zur Drehzahlmessung verwendet werden.
Die Drehzahlgeber und Drehzahlsensoren für die Hohlwelle und die innenliegende Welle können wie bereits erwähnt sehr platzsparend dicht beieinander angeordnet werden. Vorzugsweise befinden sich die beiden Drehzahlsensoren in einem gemeinsamen Sensorgehäuse. Darüber hinaus besteht aber auch die Möglichkeit, die Drehzahlsensoren für beide Wellen direkt in einem ohnehin vorhandenen Getriebesteuergerät anzuordnen, wodurch eine besonders platzsparende und kostengünstige Ausführung erzielt wird.
Die erfindungsgemäße Drehzahlmessvorrichtung ist vorzugsweise für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, das ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilgetrieben besitzt, die wechselweise mit dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs koppelbar sind.
Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Drehzahlmessung an koaxial angeordneten Antriebswellen eines Getriebes, vorzugsweise eines Doppelkupplungsgetriebes zu schaffen, mit dem eine platzsparende und genaue Drehzahlmessung möglich ist.
Die Lösung der das Verfahren betreffenden Aufgabe wird durch die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale erhalten. Bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 9 bis 11 offenbart.
Gemäß dem Patentanspruch 8 wird die Drehzahl einer in der Hohlwelle einliegenden Welle von einer Drehzahlmesseinrichtung durch eine Öffnung in der Hohlwelle gemessen, wobei die Drehzahlmesseinrichtung bei sich drehender Hohlwelle den Anfang der den Messbereich der Drehzahlmesseinrichtung durchlaufenden Öffnung erkennt und daraufhin mit der Messung der Drehzahl an der innenliegenden Welle beginnt. Die Drehzahlmesseinrichtung kann den Beginn der Öffnung anhand einer wiederholt auftretenden signifikanten Messsignalveränderung feststellen, da mit dem Eintritt der Öffnung in den Messbereich der Drehzahlsensoren diese den Drehzahlgeber der innenliegenden Welle erfassen und dadurch ein entsprechendes Sensorsignal empfangen können. Es besteht aber auch die Möglichkeit, einen separaten Sensor anzuordnen, der ausschließlich den Anfang und das Ende der durchlaufenden Öffnung erfasst. Durch die Festlegung des Beginns der Messung am Drehzahlgeber der inneren Welle kann sichergestellt werden, dass eine genaue Drehzahlerfassung an der innenliegenden Welle erfolgt. Dabei kann in Abhängigkeit von der jeweils aktuellen Drehzahl der Hohlwelle und der Umfangslänge der vorgesehenen Öffnungen das Ende des zugehörigen Messzeitraums rechnerisch bestimmt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das Ende des Messzeitraums dadurch festzulegen, dass mittels eines Sensors das Ende der durchlaufenden Öffnung erkannt wird.
Es besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die Drehzahl der Hohlwelle mittels Drehzahlsensoren zu messen, die die durchlaufenden Öffnungen bzw. deren Öffnungsbegrenzungen als Sensorsignal erfassen. Es kann aber auch in geringem Abstand von der oder den vorgesehenen Öffnungen ein zusätzlicher Drehzahlgeber. an der Hohlwelle angebracht sein, an dem Drehzahlsensoren die Drehzahl der Hohlwelle abgreifen. Die Verwendung eines separaten Drehzahlgebers hat den Vorteil, dass dieser eine etwas höhere Messgenauigkeit ermöglicht, da ein Drehzahlgeber eine entsprechend höhere Anzahl von Messimpulsen für die Drehzahlmessung bereitstellen kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Querschnitt im Bereich der Antriebswellen eines Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeugs,
2 einen Längsschnitt koaxial angeordneter Antriebswellen eines Doppelkupplungsgetriebes und
3 eine Drehzahlmesseinrichtung mit Drehzahlsensoren an einer Hohlwelle und einer darin einliegenden Welle eines Doppelkupplungsgetriebes.
Die Schnittansicht von 1 zeigt eine in einer Hohlwelle 1 einliegende Welle 2, die Antriebswellen eines hier nicht dargestellten Doppelkupplungsgetriebes sind. Die koaxial zueinander angeordneten Wellen 1, 2 können mittels des Doppelkupplungsgetriebes wahlweise mit einem Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs verbunden werden, was an sich bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
An der Hohlwelle 1 sind insgesamt drei Öffnungen 3 bis 5 in gleichen Winkelabständen α angeordnet. Außerdem ist jede Öffnung 3 bis 5 als Langloch mit jeweils gleicher Umfangslänge und damit auch mit gleichem Öffnungswinkel ausgebildet.
Auf der innenliegenden Welle 2 ist ein Drehzahlgeber 6 befestigt, dessen Drehzahl von einem außerhalb der Hohlwelle 1 angeordneten Drehzahlsensor 7 gemessen wird. Der Drehzahlsensor 7 kann als optischer Sensor mit zwei optischen Elementen 8, 9 ausgebildet sein, die ein am Drehzahlgeber 6 angeordnetes optisches Raster 10 abtasten, welches aus Kerben, Zähnen oder einer sonstigen optisch abtastbaren Unterteilung bestehen kann.
Drehen sich beide Wellen 1, 2 entsprechend den Pfeilrichtungen 11, 12, so durchlaufen die Öffnungen 3 bis 5 aufeinanderfolgend den unterhalb des Drehzahlsensors 7 befindlichen Messbereich 13. Sobald die jeweilige Öffnung, in diesem Fall die Öffnung 3, in den Messbereich 13 gelangt, kann der Drehzahlsensor 7 am Drehzahlgeber 6 die Drehzahl der einliegenden Welle 2 messen, und zwar so lange bis die Öffnung 3 den Messbereich 13 wieder verlässt. Der Beginn des Messzeitraums, in welchem der Drehzahlsensor 7 die Drehzahl am Drehzahlgeber 6 messen kann, wird durch den Anfang 14 und das Ende 15 und die Drehzahl der Hohlwelle 1 festgelegt. Eine in 1 nicht dargestellte Messelektronik kann den Messzeitraum anhand der Drehzahl der Hohlwelle 1 bestimmen, wenn der Durchmesser und die Umfangslänge der jeweiligen Öffnung 3 bis 5 bekannt sind. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, dass mittels Sensoren der Beginn und das Ende des Messzeitraums ermittelt wird, indem sensorisch der Eintritt der jeweiligen Öffnung 3 bis 5 in den Messbereich 13 detektiert wird. In entsprechender Weise kann dann auch das Ende des Messzeitraums sensorisch bestimmt werden.
In der Darstellung von 2 sind eine Hohlwelle 1 mit einer innenliegenden Welle 2 ersichtlich. Die Öffnung 3 befindet sich in 2 in der oberen Position, in der der Drehzahlsensor 7 den auf der innenliegenden Welle 2 angebrachten Drehzahlgeber 6 abtasten kann.
Die schematische Darstellung von 3 zeigt eine Hohlwelle 1 mit innenliegender Welle 2, an denen Sensoren 7, 17 dicht nebeneinanderliegend angeordnet sind. Korrespondierend zu den Drehzahlsensoren 7, 17 sind an der innenliegenden Welle 2 ein Drehzahlgeber 6 und an der Hohlwelle 1 ein weiterer Drehzahlgeber 16 angeordnet.
Die von den Drehzahlsensoren 7, 17 erfassten Sensorsignale werden einer Messelektronik übermittelt, die hier als Drehzahlmessgerät 18 bezeichnet ist. Das Drehzahlmessgerät 18 wertet die von den Drehzahlsensoren 7, 17 empfangenen Sensorsignale aus und bestimmt daraus die Drehzahlen für die Hohlwelle 1 und die innenliegende Welle 2 und übermittelt die Drehzahlen an ein Getriebesteuergerät 19.
Die Drehzahlsensoren 7, 17 sind in 3 andeutungsweise in einem gemeinsamen Sensorgehäuse 20 zusammengefasst. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Drehzahlsensoren 7, 17 zusammen mit dem Drehzahlmessgerät 18 und dem Getriebesteuergerät 19 eine Messgeräteeinheit bilden, die am oder im Doppelkupplungsgetriebe eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist.

Claims

Drehzahlmessvorrichtung für ein Getriebe zur Messung der Drehzahl an koaxial angeordneten Antriebswellen, von denen eine erste Antriebswelle als innenliegende Welle (2) in einer zweiten, als Hohlwelle (1) ausgebildeten Antriebswelle einliegt, wobei die Hohlwelle (1) wenigstens eine Öffnung (3 bis 5) hat, wobei an der innenliegenden Weile (2) ein durch die Öffnung (3 bis 5) der Hohlwelle (1) detektierbarer Drehzahlgeber (6) angeordnet ist, und wobei außerhalb der Hohlwelle (1) ein Drehzahlsensor (7) angeordnet ist, mittels dessen die Drehzahl am Drehzahlgeber (6) abgreifbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlsensor (7) mit einer Messelektronik verbunden ist, die bei sich drehender Hohlwelle (1) den Anfang (14) und das Ende (15) einer den Drehzahlsensor (7) passierenden Öffnung (3) erfasst.
Drehzahlmessvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in gleichen Winkelabständen (α) am Umfang der Hohlwelle (1) drei Öffnungen (3 bis 5) vorgesehen sind.
Drehzahlmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede Öffnung (3 bis 5) über einen Winkelbereich von wenigstens 30 Grad am Umfang der Hohlwelle (1) erstreckt.
Drehzahlmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehzahlgeber (16) und ein Drehzahlsensor (17) zur Messung der Drehzahl an der Hohlwelle (1) in geringem räumlichen Abstand von dem Drehzahlgeber (6) und dem Drehzahlsensor (7) der innenliegenden Welle (2) angeordnet sind.
Drehzahlmessvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlsensoren (7, 17) für die innenliegende Welle (2) und die Hohlwelle (1) in einem gemeinsamen Sensorgehäuse (20) angeordnet sind.
Drehzahlmessvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlsensoren (7, 17) mit zugehöriger Messelektronik in einem Getriebesteuergerät (19) angeordnet sind.
Drehzahlmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Doppelkupplungsgetriebe ist, welches zwei Teilgetriebe umfasst, die wechselweise mit dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs koppelbar sind.
Verfahren zur Drehzahlmessung an koaxial angeordneten Antriebswellen eines Getriebes unter Verwendung einer Drehzahlmesseinrichtung, die durch wenigstens eine Öffnung (3 bis 5) in einer Hohlwelle (1) die Drehzahl einer in der Hohlwelle (1) einliegenden innenliegenden Welle (2) misst, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlmesseinrichtung bei sich drehender Hohlwelle (1) den Anfang (14) der einen Messbereich (13) der Drehzahlmesseinrichtung durchlaufenden Öffnung (3) erkennt und daraufhin mit der Messung der Drehzahl an der innenliegenden Welle (2) beginnt und die Drehzahlmessung bis zur Erfassung des Endes (15) der Öffnung vornimmt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlmesseinrichtung das Ende (15) der den Messbereich (13) durchlaufenden Öffnung (3) feststellt und daraufhin die Messung der Drehzahl beendet.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlmesseinrichtung das Ende (15) der den Messbereich (13) durchlaufenden Öffnung (3) rechnerisch unter Berücksichtigung der Drehzahl und des Durchmessers der Hohlwelle (1) und der Umfangslänge oder des Öffnungswinkels der Öffnung (3) ermittelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für die Messung der Drehzahl an der Hohlwelle (1) die an ihr vorgesehenen Öffnungen (3 bis 5) als Drehzahlgeber verwendet werden.