DE102017125138A1 - Steuervorrichtung für Fahrzeuggetriebe - Google Patents

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Abstract

Steuervorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe, das aufweist: mindestens eine Klauenkupplung (28) mit jeweils einem ersten Klauenelement (34), das an einer ersten Welle (22) angebaut ist, so dass das erste Klauenelement zusammen mit der ersten Welle gedreht wird, und mindestens ein zweites Klauenelement (38), das so angebaut ist, dass es axial an das erste Klauenelement angrenzt und relativ zur ersten Welle drehbar ist, erste Zahnräder (30), die jeweils an die erste Welle angebaut sind, so dass sie relativ dazu drehbar sind, und die mit dem zweiten Klauenelement (38) versehen sind, zweite Zahnräder (32), die so angebaut sind, dass die zweiten Zahnräder zusammen mit einer zweiten Welle, die parallel ist zur ersten Welle, gedreht werden, und einen Schaltmechanismus (33), um jede Klauenkupplung selektiv in einen eingerückten oder einen ausgerückten Zustand zu bringen. Die Steuervorrichtung weist auf: einen ersten Rechenabschnitt (84) zur Erfassung einer Drehwinkelstellung der ersten Welle und zum Berechnen einer Drehwinkelstellung des ersten Klauenelements auf der Basis der erfassten Drehwinkelstellung der ersten Welle; einen zweiten Rechenabschnitt (86) zum Erfassen einer Drehwinkelstellung der zweiten Welle und zum Berechnen einer Drehwinkelstellung jedes zweiten Klauenelements auf der Basis der erfassten Drehwinkelstellung der zweiten Welle; und einen Eingriffssteuerabschnitt (82) zum Steuern des Schaltmechanismus auf der Basis der Drehwinkelstellungen der ersten und der zweiten Klauenelemente, um die ersten und zweiten Klauenelemente in gegenseitigen Eingriff zu bringen.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe, das mit Klauenkupplungen versehen ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe, das mit einer Mehrzahl von Klauenkupplungen versehen ist, ist bekannt. JP-2014-206233 A offenbart ein Beispiel für diese Art von Fahrzeuggetriebe in Form eines automatischen Getriebes 20, das mit einer Mehrzahl von Klauenkupplungen C1-C6 versehen ist, die jeweils bewegliche Klauenelemente und stationäre Klauenelemente aufweisen. Die oben genannte Veröffentlichung offenbart auch eine Steuervorrichtung, die dafür ausgelegt ist, einen Eingriff bzw. ein Einrücken der beweglichen Klauenelemente mit den stationären Klauenelementen zu einer Zeit, die geeignet ist, ein Gegeneinanderstoßen von Zähnen der beweglichen und der stationären Klauenelemente zu vermeiden, auf Basis relativer Drehzahlen der beweglichen und der stationären Klauenelemente zuzulassen.
  • Hierbei wird das in der oben genannten Veröffentlichung offenbarte Getriebe so gesteuert, dass versucht wird, einen Eingriff der beweglichen Klauenelemente mit den stationären Klauenelementen während eines anfänglichen Fahrens des Fahrzeugs unmittelbar nach dem Bestromen bzw. Einschalten eines Fahrzeugsteuersystems (ECU: elektronische Steuereinheit) zu einer frei gewählten Zeit zu implementieren, die nicht unbedingt den gegenseitigen Eingriff der beweglichen und der stationären Klauenelemente zulässt, da relative Drehwinkelstellungen der beweglichen und der stationären Klauenelemente unmittelbar nach der Anlegung von Leistung nicht bekannt sind. Die angemessenen relativen Winkelstellungen, in denen die beweglichen und die stationären Klauenelemente in gegenseitigem Eingriff gehalten werden, um eine Leistungsübertragung zwischen den beweglichen und den stationären Klauenelementen zuzulassen, werden mittels einer lernenden Regelungstechnik als Anfangs- oder Nullstellungen, das heißt als die Drehwinkelstellungen, die den angemessenen gegenseitigen Eingriff der beweglichen und der stationären Klauenelemente zulassen, in einem Speicher gespeichert. Im Verlauf des Versuchs, den gegenseitigen Eingriff der beweglichen und der stationären Klauenelemente zu der frei gewählten Zeit zu implementieren, besteht jedoch ein Risiko dafür, dass Zähne der beweglichen und der stationären Klauenelemente gegeneinanderstoßen oder miteinander kollidieren.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung hat den oben beschriebenen Hintergrund. Daher ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Schaffung einer Steuervorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe, das mit Klauenkupplungen versehen ist, die jeweils erste und zweite Klauenelemente aufweisen, wobei die Steuervorrichtung einen gegenseitigen Eingriff der ersten und zweiten Klauenelemente zulässt, während ein Risiko dafür, dass deren Zähne gegeneinanderstoßen, verringert ist.
  • Das oben angegebene Ziel wird gemäß den folgenden Aspekten der vorliegenden Erfindung erreicht:
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeuggetriebe angegeben, das aufweist: (a) mindestens eine Klauenkupplung mit jeweils einem ersten Klauenelement, das so an einer ersten Welle angebaut ist, dass das erste Klauenelement zusammen mit der ersten Welle gedreht wird, und mindestens einem zweiten Klauenelement, das jeweils so angebaut ist, dass es axial an das erste Klauenelement angrenzt und relativ zur ersten Welle drehbar ist, (b) erste Zahnräder, die jeweils so angebaut sind, dass sie relativ zur ersten Welle drehbar sind, und die mit dem zweiten Klauenelement versehen sind, (c) zweite Zahnräder, die so angebaut sind, dass die zweiten Zahnräder zusammen mit einer zweiten Welle, die parallel zur ersten Welle ist, gedreht werden, und die mit den jeweiligen ersten Zahnrädern verzahnt sind, und (d) einen Schaltmechanismus, der dafür ausgelegt ist, die einzelnen Klauenkupplungen selektiv in einen eingerückten oder einen ausgerückten Zustand zu bringen, wobei die Steuervorrichtung aufweist: einen ersten Rechenabschnitt, der dafür ausgelegt ist, eine Drehwinkelstellung der ersten Welle zu erfassen und eine Drehwinkelstellung des ersten Klauenelements auf der Basis der erfassten Drehwinkelstellung der ersten Welle zu berechnen; einen zweiten Rechenabschnitt, der dafür ausgelegt ist, eine Drehwinkelstellung der zweiten Welle zu erfassen und eine Drehwinkelstellung jedes zweiten Klauenelements auf Basis der erfassten Drehwinkelstellung der zweiten Welle zu berechnen; und einen Eingriffssteuerabschnitt, der dafür ausgelegt ist, den Schaltmechanismus auf der Basis der Drehwinkelstellungen der ersten und zweiten Klauenelemente zu steuern, um die ersten und zweiten Klauenelemente miteinander in Eingriff zu bringen.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist das Getriebe, das von der Steuervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung gesteuert werden soll, so gestaltet, dass es sich bei der oben beschriebenen mindestens eine Klauenkupplung um eine Mehrzahl von Klauenkupplungen handelt, die an der ersten Welle angebaut sind.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist das Getriebe, das von der Steuervorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung gesteuert werden soll, so gestaltet, dass die Zahl der Klauenzähne von jedem der ersten Klauenelemente und die Zahl der Klauenzähne von jedem der zweiten Klauenelemente so bestimmt werden, dass sie einem Kehrwert eines Zähnezahlverhältnisses der ersten und zweiten Zahnräder oder einem Mehrfachen des Kehrwerts gleich sind.
  • Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist das Getriebe, das von der Steuervorrichtung gemäß einem der ersten bis dritten Aspekte der Erfindung gesteuert werden soll, so gestaltet, dass die erste Welle und die zweite Welle mit jeweiligen Leitprofilen versehen sind.
  • VORTEILE DER ERFINDUNG
  • Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird das erste Klauenelement zusammen mit der ersten Welle gedreht, so dass die Drehwinkelstellung des ersten Klauenelements aus der Drehwinkelstellung der ersten Welle berechnet werden kann. Außerdem wird die zweite Welle zusammen mit den zweiten Zahnrädern gedreht, die mit den jeweiligen ersten Zahnrädern verzahnt sind, so dass die Drehwinkelstellung jedes zweiten Klauenelements, das zusammen mit dem entsprechenden ersten Zahnrad gedreht wird, aus der Drehwinkelstellung der zweiten Welle berechnet werden kann. Somit können die Drehwinkelstellungen der ersten und zweiten Klauenelemente auf der Basis der erfassten Drehwinkelstellungen der ersten und der zweiten Welle berechnet werden, auch wenn die Erfassung der Drehwinkelstellungen der ersten und der zweiten Welle unmittelbar nach dem Einschalten eines Fahrzeugsteuersystems, das die Steuervorrichtung einschließt, stattfindet. Da die relative Drehwinkelstellung der ersten und zweiten Klauenelemente unmittelbar nach dem Einschalten des Fahrzeugsteuersystems berechnet werden kann, können die ersten und zweiten Klauenelemente miteinander in Eingriff gebracht werden, ohne dass die Zähne der ersten und zweiten Klauenelemente gegeneinanderstoßen.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung sind die Mehrzahl von Klauenkupplungen an der ersten Welle angebaut. Auch in diesem Aspekt der Erfindung können die Drehwinkelstellungen der ersten und zweiten Klauenelemente jeder Klauenkupplung auf der Basis der erfassten Drehwinkelstellungen der ersten und der zweiten Welle berechnet werden, ohne dass Drehwinkelsensoren zur Erfassung der Drehwinkelstellungen des ersten und des zweiten Klauenelements für jede von der Mehrzahl von Klauenkupplungen verwendet werden müssten. Somit kann die Zahl der erforderlichen Drehwinkelsensoren verringert werden.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung werden die Zahl der Klauenzähne von jedem der ersten Klauenelemente und die Zahl der Klauenzähne von jedem der zweiten Klauenelemente so bestimmt, dass sie einem Kehrwert eines Zähnezahlverhältnisses des ersten und des zweiten Zahnrads oder einem Mehrfachen des Kehrwerts gleich sind. Somit weisen die Klauenzähne der zweiten Klauenelemente jedes Mal, wenn das zweite Zahnrad um 360° gedreht wird, die gleiche Drehwinkelphase auf, so dass die Drehwinkelstellungen der Klauenzähne der zweiten Klauenelemente auf der Basis der erfassten Drehwinkelstellung der zweiten Welle berechnet werden können.
  • Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung sind die erste Welle und die zweite Welle jeweils mit Leitprofilen versehen, so dass die ersten Klauenelemente, die ersten Zahnräder und die zweiten Zahnräder in vorgegebenen Drehwinkelstellungen in Bezug auf die Drehwinkelstellung der Leitprofile, die als Bezugsstellungen verwendet werden, an der ersten und der zweiten Welle angebaut werden können. Außerdem können absolute Drehwinkelstellungen der ersten und der zweiten Welle auf der Basis der Drehwinkelstellungen dieser Leitprofile erfasst oder bestimmt werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung eines Fahrzeuggetriebes zeigt, das von einer Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert werden soll;
    • 2 ist eine schematische Ansicht, die eine von einer Mehrzahl von Klauenkupplungen zeigt, die in der schematischen Ansicht von 1 gezeigt sind;
    • 3 ist eine Ansicht, gesehen in einer axialen Richtung des Getriebes, die zeigt: ein erstes Klauenelement, ein zweites Klauenelement, das mit dem ersten Klauenelement in Eingriff gebracht werden kann, ein Schaltzahnrad, das einstückig mit dem zweiten Klauenelement ausgebildet ist, und ein Gegenzahnrad, das mit dem Schaltzahnrad verzahnt ist, die in 2 gezeigt sind;
    • 4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Anordnung eines Klauenzahns, des Schaltzahnrads, des Gegenzahnrads und von Drehwinkelsensoren zeigt;
    • 5 ist eine Ansicht, die relative Drehwinkelstellungen der Klauenzähne zeigt, wo das Gegenzahnrad und das Schaltzahnrad ein Zähnezahlverhältnis von 1/3 haben und wo die Zahl der Klauenzähne, die sowohl am ersten Klauenelement als auch am Schaltzahnrad vorgesehen sind, 3 ist.
    • 6 ist eine Ansicht, welche die relativen Drehwinkelstellungen der in 5 gezeigten Klauenzähne zeigt;
    • 7 ist ein Funktionsblockschema, das funktionelle Abschnitte einer elektronischen Steuerung zeigt, die vorgesehen ist, um Schaltaktionen des Getriebes zu steuern; und
    • 8 ist ein Ablaufschema, das einen wesentlichen Teil einer Steuerroutine zeigt, die von der elektronischen Steuerung von 7 ausgeführt wird, das heißt einen Steuerbetrieb zum Steuern einer Schaltaktion des Getriebes.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Man beachte, dass die Zeichnungen gegebenenfalls vereinfacht und abgewandelt worden sind und die Abmessungen und Formen verschiedener darin gezeigter Elemente nicht notwendigerweise exakt wiedergegeben sind.
  • Zunächst wird auf 1 Bezug genommen, welche die schematische Ansicht ist, die eine Anordnung eines Fahrzeuggetriebes 10 zeigt (im Folgenden einfach als „Getriebe 10“ bezeichnet), das von einer Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert werden soll. Wie in 1 gezeigt ist, ist das Getriebe 10 in einem Leistungsübertragungsweg zwischen einem Motor 12 und Fahrzeugantriebsrädern 14 angeordnet und ist ein Parallel-Doppelachsgetriebe mit einer Mehrzahl von Getriebe- oder Gangstellungen, genauer mit fünf Gangstellungen mit jeweils unterschiedlichen Werten eines Übersetzungsverhältnisses i, mit dem die Geschwindigkeit einer Drehbewegung, die vom Motor 12 empfangen wird, gesenkt oder erhöht wird.
  • Das Getriebe 10 weist auf: eine Eingangswelle 18, die über eine Kupplung 16 funktionsmäßig mit dem Motor 12 verbunden ist, eine Gegenwelle 20, die parallel zur Eingangswelle 18 angeordnet ist, und eine Ausgangswelle 22, die durch einen Differentialmechanismus 21 funktionsmäßig mit den Antriebsrädern 14 verbunden ist. Die Eingangswelle 18 und die Ausgangswelle 22 sind konzentrisch mit einer Achse CL1 einer Kurbelwelle 24 des Motors 12 angeordnet, während die Gegenwelle 20 auf einer Achse CL2 angeordnet ist, die parallel zur Achse CL1 ist. Man beachte, dass die Ausgangswelle 22 und die Gegenwelle 20 einer ersten Welle bzw. einer zweiten Welle des Getriebes 10 entsprechen, das von der Steuervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung gesteuert werden soll.
  • Das Getriebe 10 weist ferner sechs Zahnradpaare auf, die jeweils aus zwei miteinander verzahnten Zahnrädern bestehen. Genauer beschrieben weist das Getriebe 10 ein Eingangszahnradpaar 25, ein Zahnradpaar 26a für einen zweiten Gang, ein Zahnradpaar 26b für einen dritten Gang, ein Zahnradpaar 26c für einen fünften Gang, ein Zahnradpaar 26d für einen vierten Gang und ein Zahnradpaar 26e für einen ersten Gang auf.
  • Das Eingangszahnradpaar 25 besteht aus einem Eingangszahnrad 27, das an der Eingangswelle 18 fixiert ist, und einem Gegenzahnrad 29, das an der Gegenwelle 20 fixiert ist. Eine Drehbewegung der Eingangswelle 18 wird über das Eingangszahnrad 27 auf die Gegenwelle 20 übertragen.
  • Das Zahnradpaar 26a für den zweiten Gang besteht aus einem Zahnrad 30a für den zweiten Gang, das an der Ausgangswelle 22, relativ drehbar relativ zur Ausgangswelle 22, angebaut ist, und einem Gegenzahnrad 32a für den zweiten Gang, das fest an der Gegenwelle 20 angebaut ist, so dass das Gegenzahnrad 32a zusammen mit der Gegenwelle 20 gedreht wird. Das Zahnrad 30a für den zweiten Gang und das Gegenzahnrad 32a für den zweiten Gang sind miteinander verzahnt.
  • Das Zahnradpaar 26b für den dritten Gang besteht aus einem Zahnrad 30b für den dritten Gang, das an der Ausgangswelle 22, relativ drehbar relativ zur Ausgangswelle 22, angebaut ist, und einem Gegenzahnrad 32b für den dritten Gang, das fest an der Gegenwelle 20 angebaut ist, so dass das Gegenzahnrad 32b zusammen mit der Gegenwelle 20 gedreht wird. Das Zahnrad 30b für den dritten Gang und das Gegenzahnrad 32b für den dritten Gang sind miteinander verzahnt.
  • Das Zahnradpaar 26c für den fünften Gang besteht aus einem Zahnrad 30c für den fünften Gang, das an der Ausgangswelle 22, relativ drehbar relativ zur Ausgangswelle 22, angebaut ist, und einem Gegenzahnrad 32c für den fünften Gang, das fest an der Gegenwelle 20 angebaut ist, so dass das Gegenzahnrad 32c zusammen mit der Gegenwelle 20 gedreht wird. Das Zahnrad 30c für den fünften Gang und das Gegenzahnrad 32c für den fünften Gang sind miteinander verzahnt.
  • Das Zahnradpaar 26d für den vierten Gang besteht aus einem Zahnrad 30d für den vierten Gang, das an der Ausgangswelle 22, relativ drehbar relativ zur Ausgangswelle 22, angebaut ist, und einem Gegenzahnrad 32d für den vierten Gang, das fest an der Gegenwelle 20 angebaut ist, so dass das Gegenzahnrad 32d zusammen mit der Gegenwelle 20 gedreht wird. Das Zahnrad 30d für den vierten Gang und das Gegenzahnrad 32d für den vierten Gang sind miteinander verzahnt.
  • Das Zahnradpaar 26e für den ersten Gang besteht aus einem Zahnrad 30e für den ersten Gang, das an der Ausgangswelle 22, relativ drehbar relativ zur Ausgangswelle 22, angebaut ist, und einem Gegenzahnrad 32e für den ersten Gang, das fest an der Gegenwelle 20 angebaut ist, so dass das Gegenzahnrad 32e zusammen mit der Gegenwelle 20 gedreht wird. Das Zahnrad 30e für den ersten Gang und das Gegenzahnrad 32e für den ersten Gang sind miteinander verzahnt. Die Zahnradpaare 26a-26e für den zweiten bis fünften und für den ersten Gang werden hierin im Folgenden gemeinsam als „Schaltzahnradpaare 26“ bezeichnet, die Zahnräder 30a-30e für den zweiten bis fünften und für den ersten Gang werden hierin im Folgenden gemeinsam als „Schaltzahnräder 30“ bezeichnet, während die Gegenzahnräder 32a-32e für den zweiten bis fünften und für den ersten Gang hierin im Folgenden gemeinsam als „Gegenzahnräder 32“ bezeichnet werden, solange nichts anderes angegeben ist Man beachte, dass die Schaltzahnräder 30 ersten Zahnrädern entsprechen, während die Gegenzahnräder 32 zweiten Zahnrädern entsprechen.
  • An der Ausgangswelle 22 sind drei Klauenkupplungen, die aus einer ersten Klauenkupplung 28a, einer zweiten Klauenkupplung 28b und einer dritten Klauenkupplung 28c bestehen, und die oben beschriebenen fünf Schaltzahnräder 30a-30e angebaut.
  • Die erste Klauenkupplung 28a ist in der Richtung der Achse CL1 der Ausgangswelle 22 zwischen dem Eingangszahnrad 27 und dem Zahnrad 30a für den zweiten Gang angeordnet. Die erste Klauenkupplung 28a weist auf: ein erstes Klauenelement 34a in Form einer Scheibe, das an der Ausgangswelle 22 so angebaut ist, dass das erste Klauenelement 34a zusammen mit der Ausgangswelle 22 gedreht wird und relativ zur Ausgangswelle 22 in der Richtung der Achse CL1 bewegbar ist, und ein zweites Klauenelement 38a in Form einer Scheibe, das einstückig mit dem Zahnrad 30a für den zweiten Gang ausgebildet ist und das relativ zur zweite Ausgangswelle 22 drehbar ist. Das erste Klauenelement 34a und das zweite Klauenelement 38a liegen einander in der Richtung der Achse CL1 koaxial gegenüber.
  • An der Oberfläche des ersten Klauenelements 34a, die dem Zahnrad 30a für den zweiten Gang in der Richtung der Achse CL1 gegenüberliegt, sind eine Mehrzahl von Klauenzähnen 46a ausgebildet, so dass sie zum zweiten Klauenelement 38a vorstehen. Die Mehrzahl von Klauenzähnen 46a sind in der Umfangsrichtung des ersten Klauenelements 34a in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander angeordnet. Ebenso sind an der Oberfläche des zweiten Klauenelements 38a, die dem Zahnrad 34a für den ersten Gang in der Richtung der Achse CL1 gegenüberliegt, eine Mehrzahl von Klauenzähnen 48a ausgebildet, so dass sie zum ersten Klauenelement 34a vorstehen. Die Mehrzahl von Klauenzähnen 48a sind in der Umfangsrichtung des zweiten Klauenelements 38a in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander angeordnet.
  • Die Klauenzähne 46a und die Klauenzähne 48a liegen so, dass sie miteinander in Eingriff gebracht werden können. Wenn das erste Klauenelement 34a der ersten Klauenkupplung 28a in der Richtung der Achse CL1 zum Zahnrad 30a für den zweiten Gang, das heißt zum zweiten Klauenelement 38a bewegt wird, während das Fahrzeug fährt, kommen daher die Klauenzähne 46a des ersten Klauenelements 34a und die Klauenzähne 48a des zweiten Klauenelements 38a in Verzahnungseingriff miteinander, wodurch das erste Klauenelement 34a und das zweite Klauenelement 38a in gegenseitigen Eingriff gebracht werden. Infolgedessen wird das Zahnrad 30a für den zweiten Gang über die erste Klauenkupplung 28a, die solchermaßen in einen eingerückten Zustand gebracht worden ist, funktionsmäßig mit der Ausgangswelle 22 verbunden, so dass die Gegenwelle 20 durch das Zahnradpaar 26a für den zweiten Gang funktionsmäßig mit der Ausgangswelle 22 verbunden wird, wodurch das Getriebe 10 in eine Zweiter-Gang-Stellung geschaltet wird.
  • Die zweite Klauenkupplung 28b ist in der Richtung der Achse CL1 der Ausgangswelle 22 zwischen dem Zahnrad 30b für den dritten Gang und dem Zahnrad 30c für den fünften Gang angeordnet. Die zweite Klauenkupplung 28b weist auf: ein erstes Klauenelement 34b in Form einer Scheibe, das so an der Ausgangswelle 22 angebaut ist, dass das erste Klauenelement 34b zusammen mit der Ausgangswelle 22 gedreht wird und relativ zur Ausgangswelle 22 in der Richtung der Achse CL1 bewegbar ist, ein zweites Klauenelement 38b in Form einer Scheibe, das einstückig mit dem Zahnrad 30b für den dritten Gang ausgebildet ist und relativ zur Ausgangswelle 22 drehbar ist, und ein zweites Klauenelement 38c in Form einer Scheibe, das einstückig mit dem Zahnrad 30c für den fünften Gang ausgebildet ist und das relativ zur Ausgangswelle 22 drehbar ist. Das erste Klauenelement 34b und das zweite Klauenelement 38b liegen einander in der Richtung der Achse CL1 koaxial gegenüber, während das erste Klauenelement 34b und das zweite Klauenelement 38c einander in der Richtung der Achse CL1 koaxial gegenüberliegen. Das heißt, das erste Klauenelement 34b ist in der Richtung der Achse CL1 zwischen dem zweiten Klauenelement 38b und dem zweiten Klauenelement 38c angeordnet.
  • An der Oberfläche des ersten Klauenelements 34b, die dem Zahnrad 30b für den dritten Gang in der Richtung der Achse CL1 gegenüberliegt, sind eine Mehrzahl von Klauenzähnen 46b ausgebildet, so dass sie zum Zahnrad 30b für den dritten Gang vorstehen. Die Mehrzahl von Klauenzähnen 46b sind in der Umfangsrichtung des ersten Klauenelements 34b in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander angeordnet. Ferner sind an der Oberfläche des ersten Klauenelement 34b, die dem Zahnrad 30c für den fünften Gang in der Richtung der Achse CL1 gegenüberliegt, eine Mehrzahl von Klauenzähnen 46c ausgebildet, so dass sie zum Zahnrad 30c für den fünften Gang vorstehen. Die Mehrzahl von Klauenzähnen 46c sind in der Umfangsrichtung des ersten Klauenelements 34b in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander angeordnet. Ebenso sind an der Oberfläche des zweiten Klauenelements 38b, die dem ersten Klauenelement 34b in der Richtung der Achse CL1 gegenüberliegt, eine Mehrzahl von Klauenzähnen 48b ausgebildet, so dass sie zum ersten Klauenelement 34b vorstehen. Die Klauenzähne 48b sind in der Umfangsrichtung des zweiten Klauenelements 38b in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander angeordnet, so dass sie mit den Klauenzähnen 46b in Eingriff gebracht werden können. An der Oberfläche des zweiten Klauenelements 38c, die dem ersten Klauenelement 34b in der Richtung der Achse CL1 gegenüberliegt, sind eine Mehrzahl von Klauenzähnen 48c ausgebildet, so dass sie zum ersten Klauenelement 34b vorstehen. Die Klauenzähne 48c sind in der Umfangsrichtung des zweiten Klauenelements 38c in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander angeordnet, so dass sie mit den Klauenzähnen 46c in Eingriff gebracht werden können.
  • Wenn das erste Klauenelement 34a der zweiten Klauenkupplung 28b in der Richtung der Achse CL1 zum Zahnrad 30b für den dritten Gang, das heißt zum zweiten Klauenelement 38b bewegt wird, während das Fahrzeug fährt, kommen daher die Klauenzähne 46b des ersten Klauenelements 34b und die Klauenzähne 48b des zweiten Klauenelements 38b in Verzahnungseingriff miteinander, wodurch das erste Klauenelement 34b und das zweite Klauenelement 38b in gegenseitigen Eingriff gebracht werden. Infolgedessen wird das Zahnrad 30b für den dritten Gang über die zweite Klauenkupplung 28b, die solchermaßen in ihren eingerückten Zustand gebracht worden ist, funktionsmäßig mit der Ausgangswelle 22 verbunden, so dass die Gegenwelle 20 durch das Zahnradpaar 26b für den dritten Gang funktionsmäßig mit der Ausgangswelle 22 verbunden wird, wodurch das Getriebe 10 in eine Dritter-Gang-Stellung geschaltet wird.
  • Wenn das erste Klauenelement 34b der zweiten Klauenkupplung 28b in der Richtung der Achse CL1 zum Zahnrad 30c für den fünften Gang, das heißt zum zweiten Klauenelement 38c bewegt wird, während das Fahrzeug fährt, kommen daher die Klauenzähne 46c des ersten Klauenelements 34b und die Klauenzähne 48c des zweiten Klauenelements 38c in Verzahnungseingriff miteinander, wodurch das erste Klauenelement 34b und das zweite Klauenelement 38c in gegenseitigen Eingriff gebracht werden. Infolgedessen wird das Zahnrad 30c für den fünften Gang über die zweite Klauenkupplung 28b, die solchermaßen in ihren eingerückten Zustand gebracht worden ist, funktionsmäßig mit der Ausgangswelle 22 verbunden, so dass die Gegenwelle 20 durch das Zahnradpaar 26c für den fünften Gang funktionsmäßig mit der Ausgangswelle 22 verbunden wird, wodurch das Getriebe 10 in eine Fünfter-Gang-Stellung geschaltet wird.
  • Die dritte Klauenkupplung 28c ist in der Richtung der Achse CL1 der Ausgangswelle 22 zwischen dem Zahnrad 30d für den vierten Gang und dem Zahnrad 30e für den ersten Gang angeordnet. Die dritte Klauenkupplung 28c weist auf: ein erstes Klauenelement 34c in Form einer Scheibe, das an der Ausgangswelle 22 so angebaut ist, dass das erste Klauenelement 34c zusammen mit der Ausgangswelle 22 gedreht wird und relativ zur Ausgangswelle 22 in der Richtung der Achse CL1 bewegbar ist, ein zweites Klauenelement 38d in Form einer Scheibe, das einstückig mit dem Zahnrad 30d für den vierten Gang ausgebildet ist und das relativ zur Ausgangswelle 22 drehbar ist, und ein zweites Klauenelement 38e in Form einer Scheibe, das einstückig mit dem Zahnrad 30e für den ersten Gang ausgebildet ist und das relativ zur Ausgangswelle 22 drehbar ist. Das erste Klauenelement 34c und das zweite Klauenelement 38d liegen einander in der Richtung der Achse CL1 koaxial gegenüber, während das erste Klauenelement 34c und das zweite Klauenelement 38e einander in der Richtung der Achse CL1 koaxial gegenüberliegen. Das heißt, das erste Klauenelement 34c ist in der Richtung der Achse CL1 zwischen dem zweiten Klauenelement 38d und dem zweiten Klauenelement 38e angeordnet.
  • An der Oberfläche des ersten Klauenelements 34c, die dem Zahnrad 30d für den vierten Gang in der Richtung der Achse CL1 gegenüberliege, sind eine Mehrzahl von Klauenzähnen 46d ausgebildet, so dass sie zum Zahnrad 30d für den vierten Gang vorstehen. Die Mehrzahl von Klauenzähnen 46d sind in der Umfangsrichtung des ersten Klauenelements 34c in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander angeordnet. Ferner sind an der Oberfläche des ersten Klauenelements 34c, die dem Zahnrad 30e für den ersten Gang in der Richtung der Achse CL1 gegenüberliegt, eine Mehrzahl von Klauenzähnen 46e ausgebildet, so dass sie zum Zahnrad 30e für den ersten Gang vorstehen. Die Mehrzahl von Klauenzähnen 46e sind in der Umfangsrichtung des ersten Klauenelements 34c in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander angeordnet. Ebenso sind an der Oberfläche des zweiten Klauenelements 38d, die dem ersten Klauenelement 34c in der Richtung der Achse CL1 gegenüberliegt, eine Mehrzahl von Klauenzähnen 48d ausgebildet, so dass sie zum ersten Klauenelement 34c vorstehen. Die Klauenzähne 48d sind in der Umfangsrichtung des zweiten Klauenelements 38d in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander angeordnet, so dass sie mit den Klauenzähnen 46d in Eingriff gebracht werden können. An der Oberfläche des zweiten Klauenelements 38e, die dem ersten Klauenelement 34c in der Richtung der Achse CL1 gegenüberliegt, sind eine Mehrzahl von Klauenzähnen 48e ausgebildet, so dass sie zum ersten Klauenelement 34c vorstehen. Die Klauenzähne 48e sind in der Umfangsrichtung des zweiten Klauenelements 38e in gleichmäßigen Winkelabständen voneinander angeordnet, so dass sie mit den Klauenzähnen 46e in Eingriff gebracht werden können.
  • Wenn das erste Klauenelement 34c der dritten Klauenkupplung 28c in der Richtung der Achse CL1 zum Zahnrad 30d für den vierten Gang, das heißt zum zweiten Klauenelement 38d bewegt wird, während das Fahrzeug fährt, kommen daher die Klauenzähne 46d des ersten Klauenelements 34c und die Klauenzähne 48d des zweiten Klauenelements 38d in Verzahnungseingriff miteinander, wodurch das erste Klauenelement 34c und das zweite Klauenelement 38d in gegenseitigen Eingriff gebracht werden. Infolgedessen wird das Zahnrad 30d für den vierten Gang über die dritte Klauenkupplung 28c, die solchermaßen in ihren eingerückten Zustand gebracht worden ist, funktionsmäßig mit der Ausgangswelle 22 verbunden, so dass die Gegenwelle 20 durch das Zahnradpaar 26d für den vierten Gang funktionsmäßig mit der Ausgangswelle 22 verbunden wird, wodurch das Getriebe 10 in eine Vierter-Gang-Stellung geschaltet wird.
  • Wenn das erste Klauenelement 34c der zweiten Klauenkupplung 28c in der Richtung der Achse CL1 zum Zahnrad 30e für den ersten Gang, das heißt zum zweiten Klauenelement 38e bewegt wird, während das Fahrzeug fährt, kommen daher die Klauenzähne 46e des ersten Klauenelements 34c und die Klauenzähne 48e des zweiten Klauenelements 38e in Verzahnungseingriff miteinander, wodurch das erste Klauenelement 34c und das zweite Klauenelement 38e in gegenseitigen Eingriff gebracht werden. Infolgedessen wird das Zahnrad 30e für den ersten Gang über die dritte Klauenkupplung 28c, die solchermaßen in ihren eingerückten Zustand gebracht worden ist, funktionsmäßig mit der Ausgangswelle 22 verbunden, so dass die Gegenwelle 20 durch das Zahnradpaar 26e für den ersten Gang funktionsmäßig mit der Ausgangswelle 22 verbunden wird, wodurch das Getriebe 10 in eine Erster-Gang-Stellung geschaltet wird. Die ersten bis dritten Klauenkupplungen 28a-28c werden hierin im Folgenden gemeinsam als „Klauenkupplungen 28“ bezeichnet, die ersten Klauenelemente 34a-34c werden hierin im Folgenden gemeinsam als „erste Klauenelemente 34“ bezeichnet, während die zweiten Klauenelemente 38a-38e hierin im Folgenden gemeinsam als „zweite Klauenelemente 38“ bezeichnet werden, wenn nichts anderes angegeben ist. Ferner werden die Klauenzähne 46a-46e der ersten Klauenelemente 34 hierin im Folgenden als „Klauenzähne 46“ bezeichnet, während die Klauenzähne 48a-48e der zweiten Klauenelemente 38 hierin im Folgenden als „Klauenzähne 48“ bezeichnet werden, wenn nichts anderes angegeben ist.
  • Die ersten Klauenelemente 34 der Klauenkupplungen 28 werden durch einen Schaltmechanismus 33 in der Richtung der Achse CL1 bewegt. Der Schaltmechanismus 33 weist einen Stellantrieb 35, eine Schaltgabel 36a, die mit dem ersten Klauenelement 34a der ersten Klauenkupplung 28a in Eingriff gehalten wird, eine Schaltgabel 36b, die mit dem ersten Klauenelement 34b der zweiten Klauenkupplung 28b in Eingriff gehalten wird, eine Schaltgabel 36c, die mit dem ersten Klauenelement 34c der dritten Klauenkupplung 28c in Eingriff gehalten wird, und eine Schaltwelle 40, die mit dem Stellantrieb 35 zu drehen ist, auf.
  • Die Schaltwelle 40 weist Schaltnuten 40a, 42b und 42c auf, die in ihrer Außenumfangsfläche ausgebildet sind. Die Schaltnuten 42a, 42b und 42c werden mit den entsprechenden Schaltgabeln 36a, 36b und 36c in Eingriff gehalten. Die Schaltnuten 40a-42c sind so ausgebildet, dass sie jeweils unterschiedliche Formen aufweisen. Genauer beschrieben sind die Schaltnuten 40a-42c so gestaltet, dass sie die Klauenkupplungen 28 der Reihe nach selektiv in den eingerückten und den ausgerückten Zustand bringen, um das Getriebe 10 in der Reihenfolge der Beschreibung der Reihe nach aus der ersten Gangstellung in die fünfte Gangstellung hochschalten, wenn die Schaltwelle 40 in einer von zwei entgegengesetzten Richtungen gedreht wird. Anders ausgedrückt sind die Schaltnuten 40a-42c so gestaltet, dass sie die Klauenkupplungen 28 der Reihe nach selektiv in den eingerückten und den ausgerückten Zustand bringen, um das Getriebe 10 in der Reihenfolge der Beschreibung der Reihe nach aus der fünften Gangstellung in die erste Gangstellung runterzuschalten, wenn die Schaltwelle 40 in der anderen Richtung gedreht wird. Eine ausgewählte eine von den ersten bis fünften Gangstellungen wird eingerichtet durch Implementieren einer Aktion, mit der eine ausgewählte von den Klauenkupplungen, die der einzurichtenden ausgewählten Gangstellung entspricht, eingerückt wird, und durch Implementieren einer Aktion, mit der eine andere Klauenkupplung ausgerückt wird, die der Gangstellung entspricht, aus der heraus das Getriebe 10 in die ausgewählte Gangstellung geschaltet wird.
  • Die Schaltwelle 40 weist fünf vorgegebene Winkelstellungen auf, bei denen die fünf Gangstellungen jeweils eingerichtet werden. Wenn eine Bestimmung, dass das Getriebe 10 in eine ausgewählte von den fünf Gangstellungen geschaltet werden soll, getroffen wird, wird die Schaltwelle 40 vom Stellantrieb 35 in eine der vorgegebenen Winkelstellungen gedreht, die der ausgewählten Gangstellung entspricht, in die das Getriebe 10 geschaltet werden soll. Demgemäß wird das Getriebe 10 durch geeignete Aktionen, um die Klauenkupplungen 28 ein- und auszurücken, in die ausgewählte Gangstellung geschaltet. Dabei werden die Betätigungszeit und die Betätigungsgeschwindigkeit des Stellantriebs 35 so geregelt, dass ein sogenanntes „Aneinanderstoßen von Klauenzähnen“ (Aneinanderstoßen von Zähnen), das heißt ein Stoßkontakt zwischen den Stirnflächen der Klauenzähne 46 der ersten Klauenelemente 34 und den Stirnflächen der Klauenzähne 48 der zweiten Klauenelemente 38 in der Richtung der Achse CL1, in einer Eingriffsübergangszeit verhindert wird. Somit wird das Getriebe 10 mit Aktionen, um die Klauenkupplungen 28 durch die Betätigung des Schaltmechanismus 33 selektiv ein- und auszurücken, in die ausgewählte Gangstellung geschaltet.
  • Dabei sollten die relativen Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 46 und der Klauenzähne 48 bekannt sein, um einen gegenseitigen Eingriff der Klauenzähne 46 und der Klauenzähne 48 zuzulassen, ohne dass ein Risiko für ein Gegeneinanderstoßen der Klauenzähne 46 und der Klauenzähne 48 im Verlauf der Aktionen zum gegenseitigen Einrücken der Klauenzähne 46 und der Klauenzähne 48 besteht. Im Stand der Technik, in dem die relativen Drehwinkelstellungen der Klauenzähne des ersten Klauenelements und der Klauenzähne des zweiten Klauenelements unmittelbar nach dem Einschalten des Fahrzeugsteuersystems nicht bekannt sind, ist das Fahrzeugsteuersystem so gestaltet, dass es während eines anfänglichen Fahrens des Fahrzeugs unmittelbar nach dem Einschalten des Fahrzeugsteuersystems einen gegenseitigen Eingriff der Klauenzähne des ersten Klauenelements und der Klauenzähne des zweiten Klauenelements, um eine ausgewählte Gangstellung des Getriebes zu implementieren, zu einer frei gewählten Zeit zu implementieren versucht, die nicht notwendigerweise den gegenseitigen Eingriff der Klauenzähne des ersten und des zweiten Klauenelements zulässt. Die relativen Drehwinkelstellungen, in denen die Klauenzähne des ersten und des zweiten Klauenelements in gegenseitigem Eingriff gehalten werden, werden mittels einer lernenden Regelung als Ausgangs- oder Nullstellungen, das heißt als die Drehwinkelstellungen, die den angemessenen gegenseitigen Eingriff der Klauenzähne des ersten und des zweiten Klauenelements zulassen, in einem Speicher gespeichert. Im Verlauf des Versuchs, den gegenseitigen Eingriff der Klauenzähne des ersten und des zweiten Klauenelements zu der frei gewählten Zeit zu implementieren, besteht jedoch ein Risiko dafür, dass die Zähne des ersten und des zweiten Klauenelements gegeneinanderstoßen oder miteinander kollidieren.
  • Die vorliegende Ausführungsform ist dafür ausgelegt, die Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 46 der ersten Klauenelemente 34 und die Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 48 der zweiten Klauenelemente 38 unmittelbar nach dem Einschalten des Fahrzeugsteuersystems zu berechnen, um das Risiko eines Gegeneinanderstoßens der Klauenzähne 46 der ersten Klauenelemente 34 und der Klauenzähne 48 der zweiten Klauenelemente 38 unmittelbar nach dem Einschalten zu verringern. Es werden Einrichtungen und das Fahrzeugsteuersystem zum Verringern des Risikos für ein Gegeneinanderstoßen der Klauenzähne 46 und 48 beschrieben.
  • 2 ist eine schematische Ansicht, die eine von den in der schematischen Ansicht von 1 gezeigten Klauenkupplungen 28 zeigt, und zwar die Klauenkupplung 28c. Wie in 2 gezeigt ist, ist ein Drehwinkelsensor 50 vorgesehen, um eine Drehwinkelstellung der Gegenwelle 20 zu erfassen, während ein Drehwinkelsensor 54 vorgesehen ist, um eine Drehwinkelstellung der Ausgangswelle 22 zu erfassen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die Drehwinkelsensoren 50 und 54 optische Absolut-Drehgeber, die in der Lage sind, absolute Drehwinkelstellungen der Gegenwelle 20 bzw. der Ausgangswelle 22 zu erfassen. Jeder von den Absolut-Drehgebern weist eine Scheibe mit mehreren Schlitzen, ein lichtemittierendes Element und ein lichtempfindliches Element auf. Die Scheibe ist an der Gegenwelle 20 oder der Ausgangswelle 22 fixiert. Das lichtempfindliche Element empfängt einen Lichtstrahl, der vom lichtemittierenden Element emittiert wird und durch die Schlitze der Scheibe durchgelassen wird. Die Lichtstrahlen, die am lichtempfindlichen Element als optische Signale empfangen werden, werden in elektrische Signale umgewandelt, und die Drehwinkelstellung der Gegenwelle 20 oder der Ausgangswelle 22 wird auf Basis der elektrischen Signale erfasst. Die Geometrien der Schlitze der einzelnen Scheiben der Absolut-Drehgeber variieren unregelmäßig in der Umfangsrichtung der Scheibe, und die erfassten optischen Signale variieren dementsprechend gemäß der Drehwinkelstellung der Gegenwelle 20 oder der Ausgangswelle 22, und die Absolut-Drehgeber erkennen eine Beziehung zwischen den optischen Signalen und entsprechenden absoluten Drehwinkelstellungen, so dass die absoluten Drehwinkelstellungen der Gegen- und der Ausgangswelle 20, 22 auf der Basis der optischen Signale, die von den Absolut-Drehgebern empfangen werden, nicht nur dann, wenn das Fahrzeugsteuersystem eingeschaltet ist, sondern auch unmittelbar nach dem Einschalten erfasst werden können.
  • 3 ist die Ansicht, die in der Richtung der Achse CL1 gesehen eines der Schaltzahnräder 30 (eines der zweiten Klauenelemente 38), das entsprechende eine von den Gegenzahnrädern 32 und das entsprechende eine von den ersten Klauenelementen 34 zeigt.
  • Wie in 3 gezeigt ist, ist das Gegenzahnrad 32 fest an der Gegenwelle 20 angebaut, welche die Achse CL2 aufweist, so dass das Gegenzahnrad 32 zusammen mit der Gegenwelle 20 gedreht wird, während das Gegenzahnrad 30, das mit dem Gegenzahnrad 32 verzahnt ist, so an der Ausgangswelle 22, welche die Achse CL1 aufweist, angebaut ist, dass das Schaltrad 30 relativ zur Ausgangswelle 22 gedreht werden kann. Ferner ist das erste Klauenelement 34 so an der Ausgangswelle 22 angebaut, dass das erste Klauenelement 34 zusammen mit der Ausgangswelle 22 gedreht wird und in Richtung der Achse CL1 relativ zur Ausgangswelle 22 bewegbar ist.
  • Das Schaltzahnrad 30 ist mit dem einstückig damit ausgebildeten zweiten Klauenelement 38 versehen, das die Klauenzähne 48 aufweist. Man beachte, dass 3 nur einen von der Mehrzahl von Klauenzähnen 48 zeigt, die in der Umfangsrichtung des Schaltzahnrads 30 (des zweiten Klauenelements 38) in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet sind. Ferner ist das zweite Klauenelement 34 mit den einstückig damit ausgebildeten Klauenzähnen 46 versehen. Man beachte auch, dass 3 nur einen von der Mehrzahl von Klauenzähnen 46 zeigt, die mit gleichmäßigen Winkelabständen in der Umfangsrichtung des ersten Klauenelements 34 angeordnet sind.
  • Die Gegenwelle 20 und die Ausgangswelle 22 weisen jeweils Leitprofile 52 und 56 auf, die als Bezugs-Drehwinkelstellungen des ersten Klauenelements 34, des Schaltzahnrads 30 (des zweiten Klauenelements 38) und des Gegenzahnrads 32 für den Zusammenbau dieses ersten Klauenelements 34, dieses Schaltzahnrads 30 und dieses Gegenzahnrads 32 in ihren vorgegebenen Drehwinkelstellungen verwendet werden, wie in 3 als Beispiel angegeben ist.
  • Winkel β1-β7, die in 3 angegeben sind, werden noch beschrieben. Eine Drehbewegung der Gegenwelle 20 im Uhrzeigersinn und eine Drehbewegung des Schaltzahnrads 30 entgegen dem Uhrzeigersinn, wie in 3 dargestellt, bewirken ein Vorwärtsfahren des Fahrzeugs und werden als „positive Drehbewegungen“ bezeichnet.
  • In 3 steht „β1“ für einen Winkel zwischen einem vorgegebenen einen von Zähnen 58 des Gegenzahnrads 32 und dem Leitprofil 52, das an der Gegenwelle 20 vorgesehen ist, und „β2“ steht für einen Winkel zwischen dem Leitprofil 52 und einer Bezugswinkelstellung (Nullstellung), das heißt der Drehwinkelstellung des Drehwinkelsensors 50. „β3“ steht für einen Winkel zwischen dem Klauenzahn 48 des Schaltzahnrads 30 und einem Mittelpunkt zwischen zwei vorgegebenen, einander benachbarten von Zähnen 60 des Schaltzahnrads 30, die mit den Zähnen 58 des Gegenzahnrads 32 verzahnt sind, und „β4“ steht für einen Winkel zwischen dem Leitprofil 56, das auf der Ausgangswelle 22 vorgesehen ist, und dem Klauenzahn 46. „β5“ steht für einen Winkel zwischen dem Leitprofil 56 und einer Bezugswinkelstellung (Nullstellung), das heißt der Drehwinkelstellung des Drehwinkelsensors 54. „β6“ steht für einen Winkel zwischen der Drehwinkelstellung des Drehwinkelsensors 50 und einem Punkt O, an dem die Zähne 58 und die Zähne 60 miteinander verzahnt sind. „β7“ steht für einen Winkel zwischen der Drehwinkelstellung des Drehwinkelsensors 54 und dem Punkt O, an dem die Zähne 58 und 60 miteinander verzahnt sind. Der Winkel „β2“ entspricht einer Ausgabe des Drehwinkelsensors 50, während „β5“ einer Ausgabe des Drehwinkelsensors 54 entspricht. Die Winkel β1, β3, β4, β6 und β7 sind vorgegebene Konstruktionswerte des Getriebes 10. Man beachte, dass der oben angegebene Punkt O, an dem die Zähne 58 und 60 miteinander verzahnt sind, der eigentlich innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs variiert, von einem Mittelpunkt dieses Bereichs (einem Punkt auf einer geraden Linie, welche die Achse CL1 der Ausgangswelle 22 und die Achse CL2 der Gegenwelle 20 miteinander verbindet) dargestellt wird.
  • Die relativen Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 46 und der Klauenzähne 48 werden auf der Basis der oben beschriebenen Winkel β1-β7 und gemäß den folgenden Gleichungen (1)-(4) berechnet. „Dogfrac“ in der Gleichung (1) ist ein genormter Wert, der die jeweiligen relativen Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 46 und 48 darstellt und der innerhalb eines Bereichs von 0~1,0 gehalten wird. Wenn Dogfrac gleich 0 oder 1,0 ist, weisen die Klauenzähne 46 und die Klauenzähne 48 die gleiche Drehwinkelstellung auf. Wenn Dogfrac ungleich 0 oder 1,0 ist, weisen die Klauenzähne 46 und die Klauenzähne 48 jeweils unterschiedliche Drehwinkelstellungen auf. Wenn Dogfrac innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird, sind die Klauenzähne 46 und die Klauenzähne 48 in der Richtung ihrer Drehung vollständig voneinander beabstandet. Es ist möglich, durch Steuern der Betätigung bzw. des Betriebs des Stellantriebs 35 gemäß den relativen Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 46 und 48, die auf der Basis des Wertes Dogfrac erfasst werden, das Risiko zu verringern, dass die Klauenzähne 46 und die Klauenzähne 48 während Aktionen zum Einrücken der Klauenkupplungen 28 gegeneinanderstoßen.
  • „#dogs“ in der Gleichung (1) steht für die Zahl der Klauenzähne 46 und 48. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Zahl der Klauenzähne 46 und die Zahl der Klauenzähne 48 einander gleich. Die Zahl der Klauenzähne 46 und die Zahl der Klauenzähne 48 werden für jedes Zahnrad, das einen Gang einrichtet, so eingestellt, dass sie voneinander verschieden sind. Ferner steht „Δα“ für einen Winkel einer relativen Drehung der Klauenzähne 46 und 48. Die Gleichung (2) ist eine Gleichung, um den Wert „Δα“ in der Gleichung (1) zu berechnen. „αDogOSG“ in der Gleichung (2) steht für eine Drehwinkelstellung (einen Drehwinkel) der Klauenzähne 48 des zweiten Klauenelements 38 in Bezug auf den oben beschriebenen Punkt O, an dem die Zähne 58 und 60 miteinander verzahnt sind, während „αDogDR“ in der Gleichung (2) für eine Drehwinkelstellung (einen Drehwinkel) der Klauenzähne 46 des ersten Klauenelements 34 in Bezug auf den oben beschriebenen Punkt O, an dem die Zähne 58 und 60 miteinander verzahnt sind, steht. Die Gleichung (3) ist eine Gleichung, um den Wert αDogOSG" in der Gleichung (2) zu berechnen. In der Gleichung (3) entspricht „i“ dem gegenseitigen Zähnezahlverhältnis des Schaltzahnrads 30 und des Gegenzahnrads 32, wenn das Getriebe 10 in eine ausgewählte eine von den Gangstellungen geschaltet wird. Die Gleichung (4) ist eine Gleichung, um den Wert „αDogDR“ in der Gleichung (2) zu berechnen. Dogfrac= ( #dogs/360 ) x { Δ α modulo ( 360 /#dogs ) }
    Figure DE102017125138A1_0001
     Δα=α DogOSG − α DogDR
    Figure DE102017125138A1_0002
     α DOGOSG = { ( β 6 + β 2 − β 1 ) x i } − β 3
    Figure DE102017125138A1_0003
     α DogDR = β 7 + β 5 + β 4
    Figure DE102017125138A1_0004
  • Die Berechnung des Wertes Dogfrac wird ausführlich beschrieben. Im vorliegenden konkreten Beispiel sind die Winkel β1, β3 und β4 0°, während die Winkel β6 und β7 90° sind. 4 stellt dieses konkrete Beispiel dar. Auch wenn in 4 der Klauenzahn 46 als ein Klauenzahn 46 gezeigt ist, der auf dem Schaltzahnrad 30 vorgesehen ist, ist das erste Klauenelement 34 eigentlich am ersten Klauenelement 34 vorgesehen, und der Klauenzahn 46 wird relativ zum Klauenzahn 48 gedreht.
  • In dem Beispiel von 4 nimmt der oben genannte vorgegebene Zahn 58 des Gegenzahnrads 32 die Drehwinkelstellung der Leitprofils 52 ein, so dass der Winkel β1 0° ist und der Mittelpunkt zwischen den oben genannten vorgegebenen, aneinander angrenzenden zwei Zähnen 60 des Schaltzahnrads 30 stimmt mit der Drehwinkelstellung des Klauenzahns 48 überein, so dass der Winkel β3 0° ist. Ferner nimmt der Klauenzahn 46 des ersten Klauenelements 34 die Drehwinkelstellung des Leitprofils 56 ein, so dass der Winkel β4 0° beträgt, und der Drehwinkelsensor 54 nimmt eine Drehwinkelstellung ein, die einen Abstand von 90° vom Punkt O, an dem die Zähne 58 und 60 miteinander verzahnt sind, aufweist, so dass der Winkel β6 90° ist. Der Drehwinkelsensor 50 nimmt eine Winkelstellung ein, die einen Abstand von 90° zum Punkt O, an dem die Zähne 58 und 60 miteinander verzahnt sind, aufweist, so dass der Winkel β7 90° beträgt.
  • In dem konkreten Beispiel von 4 wird der Winkel αDogOSG gemäß der folgenden Gleichung (5) unter Anwendung der Gleichung (3) berechnet, und der Wert αDogDR wird gemäß der folgenden Gleichung (6) unter Anwendung der Gleichung (4) berechnet. Die Drehwinkelstellung (der Drehwinkel) des Klauenzahns 48 der Schaltwelle 30 in Bezug auf den Punkt O, an dem die Zähne 58 und 60 miteinander verzahnt sind, wird gemäß der Gleichung (5) durch Multiplizieren des Winkels zwischen dem Punkt O der gegenseitigen Verzahnung und dem Leitprofil 52 mit dem Zähnezahlverhältnis i berechnet. Dagegen wird gemäß der Gleichung (6) die Drehwinkelstellung (der Drehwinkel) des Klauenzahns 46 des ersten Klauenelements 34 in Bezug auf den Punkt O der gegenseitigen Verzahnung durch Addieren des Winkels β5, der von der Ausgabe des Drehwinkelsensors 50 dargestellt wird, zum Winkel (d.h. 90°) zwischen der Drehwinkelstellung des Drehwinkelsensors 54 und dem Punkt O der gegenseitigen Verzahnung berechnet. α DogOSG = ( 90 + β 2 ) x i
    Figure DE102017125138A1_0005
     α DogDR = 90 + β 5
    Figure DE102017125138A1_0006
  • Die Zahl #dogs der Klauenzähne 46 und 48 wird bestimmt wie nachstehend beschrieben. Genauer beschrieben wird die die Zahl #dogs so bestimmt, dass sie einem Kehrwert des Zähnezahlverhältnisses i oder einem Vielfachen des Kehrwerts (und auch einer ganzen Zahl) gleich ist. Wenn beispielsweise das Schaltzahnrad 30 30 Zähne 60 aufweist, während das Gegenzahnrad 32 10 Zähne 58 aufweist, dann wird als Zähnezahlverhältnis i 10/30 = 1/3 erhalten. Daher ist der Kehrwert des Zähnezahlverhältnisses i gleich 3, so dass als Zahl #dogs der Klauenzähne 46 und 48 eines der Vielfachen von 3, das heißt 3, 6, 9,... usw. bestimmt wird Da die Zahl #dogs der Klauenzähne 46 und 48 auf diese Weise bestimmt wird, weisen die Klauenzähne 48, die am Schaltzahnrad 30 vorgesehen sind, jedes Mal, wenn das Gegenzahnrad 32 um 360° gedreht wird, bei einer gegebenen Winkelstellung des Gegenzahnrads 32 die gleiche Drehwinkelphase und die gleichen Drehwinkelstellungen auf. Somit können die Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 48, die am Schaltzahnrad 30 vorgesehen sind, auf der Basis der erfassten Drehwinkelstellung der Gegenwelle 20 und gemäß der Gleichung (5) berechnet werden. 5 ist die Ansicht, welche die relativen Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 46 und 48 angibt, wo das Schaltzahnrad 30 und das Gegenzahnrad 32 das Zähnezahlverhältnis i von 1/3 aufweisen und wo die Zahl #dogs der Klauenzähne 46 und 48 gleich 3 ist. Der Wert Δα, der gemäß der Gleichung (2) berechnet wird, ist gleich einer Differenz zwischen der Drehwinkelstellung (dem Drehwinkel) der Klauenzähne 48 und der Drehwinkelstellung (dem Drehwinkel) der Klauenzähne 46.
  • Im vorliegenden Beispiel, in dem die Zahl #dogs der Klauenzähne 46 und 48 gleich 3 ist, ist der Wert (360/#dogs), der in der Gleichung (1) enthalten ist, gleich 120. Ferner ist der Wert Δαmodulo(360/#dogs), der ebenfalls in der Gleichung (1) enthalten ist, einem Rest gleich, der nach einer Teilung von Δα durch 120 verbleibt, und wird daher immer im Bereich von 0 ∼ 120 gehalten. Der Wert Dogfrac wird durch Teilen des Restes durch 120 erhalten und wird im Bereich von 0 ∼ 1,0 gehalten. Wie in 6 dargestellt ist, stimmen die Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 46 und diejenigen der Klauenzähne 48 vollständig überein, wenn der Wert Dogfrac gleich 0 oder 1,0 ist. Der Wert Dogfrac kommt 0 oder 1,0 nahe, wenn die Klauenzähne 48 zu den Klauenzähnen 46 hingedreht werden. Somit ist der Wert Dogfrac der genormte Wert, der die relativen Drehwinkelstellungen (die relativen Drehwinkel) der Klauenzähne 46 und 48 darstellt.
  • Wie oben beschrieben, werden die relativen Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 46 und 48 durch Berechnen des Wertes Dogfrac wie oben beschrieben erhalten. Die Zahl #dogs der Klauenzähne 46 und 48 muss für die jeweiligen Gangstellungen des Getriebes 10 optimal bestimmt werden. Falls die Zahl #dogs kleiner ist als ein optimaler Wert, ist ein Drehmoment, das an die einzelnen Klauenzähne 46, 48 angelegt wird, zu groß, und die Klauenzähne 46 und 48 können einen ungenügenden Haltbarkeitsgrad aufweisen. Falls die Zahl #dogs größer ist als der optimale Wert, wird ein Spiel zwischen den Klauenzähnen 46 und den Klauenzähnen 48 dagegen eher klein sein, so dass ein relativ hohes Risiko dafür besteht, dass die Klauenzähne 46 und 48 während der Aktionen, um sie gegenseitig einzurücken, aneinanderstoßen. Daher muss die Zahl #dogs innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs bestimmt werden. Ferner muss die Zahl #dogs dem Kehrwert des Zähnezahlverhältnisses i oder einem Vielfachen des Kehrwerts gleich sein, so dass die Zahl #dogs unter Berücksichtigung der jeweiligen Zahlen der Zähne 58 und der Zähne 60, die das Zähnezahlverhältnis i bestimmen, bestimmt werden sollte.
  • Das gewünschte Zähnezahlverhältnis i kann mit einer aus einer Mehrzahl von Kombinationen der Zahl der Zähne 60 des Schaltzahnrads 30 und der Zähne 58 des Gegenzahnrads 32 eingerichtet werden. In diesem Zusammenhang sei daraufhingewiesen, dass das gewünschte Zähnezahlverhältnis i innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs bestimmt werden kann, so dass die Kombination der Zähne 58 und 60 bestimmt werden kann, solange das Zähnezahlverhältnis i in diesem zulässigen Bereich liegt. Ferner weisen die Zahlen der Zähne 58 und 60 jeweils kleinste und größte zulässige Konstruktionswerte auf, so dass die Kombination so bestimmt werden muss, dass die Zahlen in zulässigen Bereichen zwischen den kleinsten und größten zulässigen Werten liegen. Es ist zweckmäßig, die Zahl #dogs der Klauenzähne 46 und 48 für jede der Kombinationen aus den Zahlen der Zähne 58 und 60 zu ermitteln, um das gewünschte Zähnezahlverhältnis i einzurichten, und die Zahlen der Zähne 58 und 60 werden so ausgewählt, dass die Zahl #dogs der Klauenzähne 46 und 48 optimiert ist.
  • Einige konkrete Beispiele für Bestimmungen der Zahl #dogs der Klauenzähne 46 und 48 und der Zahlen der Zähne 58 und 60 werden nun ausführlich beschrieben. Wenn das Zähnezahlverhältnis i beispielsweise 0,444 ist, schließen Kombinationen der Zahlen der Zähne 58 und 60, die zur Verfügung stehen, um dieses Zähnezahlverhältnis i einzurichten, zum Beispiel (9, 4), (27, 12) und (36, 16) ein. Die linke Zahl in jeder der Klammern ist die Zahl der Zähne 60 des Schaltzahnrads 30, während die rechte Zahl in der Klammer die Zahl der Zähne 58 des Gegenzahnrads 32 ist. Die Kombination (9, 4) ist ausgeschlossen, da diese Zahlen der Zähne 58 und 60 kleiner sind als gemäß Konstruktionsbeschränkungen erforderlich. Im Falle der Kombination (27, 12) ist der Kehrwert des Zähnezahlverhältnisses i gleich 9/4, das heißt einem Verhältnis der Zahl der Zähne 60 des Schaltzahnrads 30 zur Zahl der Zähne 58 des Gegenzahnrads 32. In diesem Fall kann die Zahl #dogs der Klauenzähne 46 und 48, die eine ganze Zahl sein sollte, ein kleinstes von den Vielfachen von (9/4) sein, das heißt 9. Wenn der zulässige Bereich der Zahl #dogs 3~15 ist, kann die oben genannte Kombination (27, 12) verwendet werden. Auch im Falle der Kombination (36, 16) kann die Zahl #dogs 9 sein, und diese Kombination kann ebenfalls verwendet werden. Somit wird eine dieser Kombinationen aus den Zahlen der Zähne 58 und 60 für die Einrichtung des gewünschten Zähnezahlverhältnisses i, mit der die Zahlen #dogs im zulässigen Bereich liegen können, so ausgewählt, dass sie auch andere Konstruktionsanforderungen erfüllt.
  • Dagegen ist eine Kombination (29, 13) aus den Zahlen der Zähne 58 und 60 ein Beispiel, welches das Zähnezahlverhältnis nahe am Zielwert 0,444 einrichtet, das heißt, welches das Zähnezahlverhältnis i von 0,448 einrichtet. In diesem Fall ist der Kehrwert des Zähnezahlverhältnisses i gleich (29/13) und die kleinste ganze Zahl der Vielfachen von (29/13) ist 29. Jedoch kann diese Zahl 29, die außerhalb des zulässigen Bereichs von 3~15 der Zahl #dogs liegt, nicht verwendet werden.
  • Wie oben beschrieben, werden die Kombinationen der Zahlen der Zähne 58 und 60, die das gewünschte Zähnezahlverhältnis i einrichten können und die zulassen, dass die Zahl #dogs der Klauenzähne 46 und 48 im zulässigen Bereich liegt, für jede der Gangstellungen des Getriebes 10 ermittelt, und eine der Kombinationen der Zahlen der Zähne 58 und 60 und der Zahl #dogs wird für die einzurichtende Gangstellung ausgewählt.
  • 7 ist das Funktionsblockschema, das funktionelle Abschnitte der Steuervorrichtung in Form einer elektronischen Steuerung 80 zeigt, die bereitgestellt wird, um die Schaltaktionen des Getriebes 10 zu steuern, wobei die Zahlen der Zähne 58 des Gegenzahnrads 32 und der Zähne 60 des Schaltzahnrads 30 und die Zahl #dogs der Klauenzähne 46 und 48 bestimmt werden wie oben beschrieben.
  • Die elektronische Steuerung 80 ist dafür ausgelegt, ein Ausgangssignal des Drehwinkelsensors 50, das die Drehwinkelstellung der Gegenwelle 20, genauer die Drehwinkelstellung des Leitprofils 52 (das heißt den Winkel β2) angibt, und ein Ausgangssignal des Drehwinkelsensors 54, das die Drehwinkelstellung der Ausgangswelle 22, genauer die Drehwinkelstellung des Leitprofils 56 (das heißt den Winkel β5) angibt, zu empfangen. Die elektronische Steuerung 80 ist ferner dafür ausgelegt, ein Antriebssignal zu erzeugen, das an das Stellglied 35 angelegt werden soll, um die Schaltwelle 40 in eine vorgegebene Drehwinkelstellung zum Einrichten der ausgewählten Gangstellung des Getriebes 10 zu drehen. Die elektronische Steuerung 80 berechnet eine Drehzahl der Gegenwelle 20 auf der Basis eines Winkels von deren Drehung pro Zeiteinheit, und eine Drehzahl der Ausgangswelle 22 auf der Basis eines Winkels von deren Drehung pro Zeiteinheit.
  • Die elektronische Steuerung 80 weist einen Eingriffssteuerabschnitt 82 (eine Eingriffssteuereinrichtung), einen Rechenabschnitt 84 (eine erste Recheneinrichtung) und einen zweiten Rechenabschnitt 86 (eine zweite Recheneinrichtung) auf.
  • Nach einer Bestimmung, dass das Getriebe 10 in eine ausgewählte von den Gangstellungen geschaltet werden soll, befiehlt der Eingriffssteuerabschnitt 82 dem Stellglied 35 das Drehen der Schaltwelle 40 in eine vorgegebene Drehwinkelstellung, die der ausgewählten Gangstellung entspricht. Als Ergebnis der Drehbewegung der Schaltwelle 40 durch den Stellantrieb 35 wird das erste Klauenelement 34, das der ausgewählten Gangstellung entspricht, von der Schaltgabel 36 in Richtung der Achse CL1 zum zweiten Klauenelement 38, das der ausgewählten Gangstellung entspricht, hin bewegt, so dass die Klauenzähne 46 des ersten Klauenelements 34 mit den Klauenzähnen 48 des zweiten Klauenelements 38 in Eingriff gebracht werden, wodurch dieses erste und dieses zweite Klauenelement 34 und 38 miteinander in Eingriff gebracht bzw. eingerückt werden, um das Getriebe 10 in die ausgewählte Gangstellung zu schalten. Gleichzeitig mit der Aktion zum Einrücken dieses ersten und dieses zweiten Klauenelements 34 und 38, um die ausgewählten Gangstellungen einzurichten, bewirkt die Drehbewegung der Schaltwelle 40 eine Aktion zum Ausrücken des ersten und des zweiten Klauenelements 34 und 38, die vor der Aktion, mit der das Getriebe 10 in die aktuell ausgewählte Gangstellung geschaltet wird, eingerückt wurden.
  • Um das Risiko für ein Gegeneinanderstoßen der Klauenzähne 46 des ersten Klauenelements 34 und der Klauenzähne 48 des zweiten Klauenelements 38 (während der Aktion, mit der das Getriebe 10 in die ausgewählte Gangstellung geschaltet wird) zu verringern, ist es nötig, die relativen Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 46 und 48 während ihrer Einrückaktion zu erfassen. Zu diesem Zweck ist der erste Rechenabschnitt 84 dafür ausgelegt, die Drehwinkelstellungen (Drehwinkel) der Klauenzähne 46 des ersten Klauenelements 34 auf der Basis der erfassten Drehwinkelstellung (des erfassten Drehwinkels) der Ausgangswelle 22 zu berechnen. Genauer beschrieben berechnet der erste Rechenabschnitt 84 die Winkel αDogDR, die den Drehwinkelstellungen (Drehwinkeln) der Klauenzähne 46 des ersten Klauenelements 34 entsprechen, unter Bezugnahme auf den Punkt O, an dem die Zähne 58 und 60 miteinander verzahnt sind, gemäß der oben angegebenen Gleichung (4).
  • Der zweite Rechenabschnitt 86 ist dafür ausgelegt, die Drehwinkelstellungen (Drehwinkel) der Klauenzähne 48 des zweiten Klauenelements 38 auf der Basis der erfassten Drehwinkelstellung (des erfassten Drehwinkels) der Gegenwelle 20 zu berechnen. Genauer beschrieben berechnet der zweite Rechenabschnitt 86 die Winkel αDogOSG, die den Drehwinkelstellungen (Drehwinkeln) der Klauenzähne 48 des zweiten Klauenelements 38 entsprechen, unter Bezugnahme auf den Punkt O, an dem die Zähne 58 und 60 miteinander verzahnt sind, gemäß der oben angegebenen Gleichung (3). In diesem Zusammenhang sei klargestellt, dass das Zähnezahlverhältnis i in der Gleichung (3) das Zähnezahlverhältnis i des Schaltzahnrads 30 und des Gegenzahnrads 32 ist, das der einzurichtenden ausgewählten Gangstellung entspricht.
  • Der Eingriffssteuerabschnitt 82 berechnet den Winkel Δα der relativen Drehung der Klauenzähne 46 und der Klauenzähne 48 gemäß der Gleichung (2) und auf der Basis der Winkel αDogDR, die vom ersten Rechenabschnitt 84 berechnet wurden und die den Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 46 des ersten Klauenelements 34 entsprechen, und der Winkel αDogOSG, die vom zweiten Rechenabschnitt 86 berechnet wurden und die den Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 48 des zweiten Klauenelements 38 entsprechen. Der Eingriffssteuerabschnitt 82 berechnet auch den Wert Dogfrac gemäß der Gleichung (1). Man beachte, dass die Zahl #dogs in der Gleichung (1) die Zahl ist, die der einzurichtenden ausgewählten Gangstellung entspricht.
  • Zu einem Zeitpunkt, zu dem ein gegenseitiger Eingriff der Klauenzähne 46 und 48 eingeleitet wird, oder unmittelbar vor diesem Einleitungszeitpunkt bestimmt der Eingriffssteuerabschnitt 82, ob der errechnete Wert Dogfrac innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten wird, in dem kein Risiko dafür besteht, dass die Klauenzähne 46 und die Klauenzähne 48 gegeneinanderstoßen. Dieser vorgegebene Bereich wird unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit der relativen Drehung der Klauenzähne 46 und 48 eingestellt. Falls der Eingriffssteuerabschnitt 82 bestimmt, dass der Wert Dogfrac innerhalb des vorgegebenen Bereichs gehalten wird, befiehlt der Eingriffssteuerabschnitt 82 dem Stellantrieb 35 des Schaltmechanismus 33, das erste Klauenelement 34 mit dem zweiten Klauenelement 38 in Eingriff zu bringen.
  • Nun wird auf das Ablaufschema von 8 Bezug genommen, das einen wesentlichen Teil einer Steuerroutine zeigt, die von der elektronischen Steuerung 80 ausgeführt wird, das heißt einen Steuerbetrieb zum Steuern einer Schaltaktion des Getriebes 10. Die in dem Ablaufschema gezeigte Steuerroutine wird wiederholt ausgeführt, während das Fahrzeug fährt.
  • Die Steuerroutine wird mit einem Schritt S1 eingeleitet, welcher der Funktion des Eingriffssteuerabschnitts 82 entspricht, mit der bestimmt wird, ob das Getriebe 10 aus der aktuell ausgewählten Gangstellung in eine andere geschaltet werden sollte. Diese Bestimmung wird auf der Basis eines Fahrzustands des Fahrzeugs, der von der Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs (einer Drehzahl Nout der Ausgangswelle 22) und einem Verstellweg θacc eines Gaspedals (eines Winkels θth, über den eine Drosselklappe geöffnet wird) dargestellt wird, und gemäß einem vorgegebenen Schaltkennfeld mit zwei Parametern, nämlich der Fahrzeugfahrgeschwindigkeit V und dem Gaspedalverstellweg θacc, getroffen. Eine bejahende Bestimmung wird im Schritt S1 erhalten, wenn der Fahrzustand des Fahrzeugs eine Schaltbedingung erfüllt, die vom Schaltkennfeld definiert wird, oder wenn ein Schaltbefehl als Ergebnis einer Betätigung eines manuellen Schaltelements durch den Fahrer des Fahrzeugs erzeugt wird. Wenn im Schritt S1 eine verneinende Bestimmung erhalten wird, wird ein Zyklus der Ausführung der vorliegenden Steuerroutine beendet.
  • Wenn die bejahende Bestimmung in Schritt S1 erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zu einem Schritt S2 weiter, welcher der Funktion des ersten Rechenabschnitts 84 entspricht, um unter Bezugnahme auf den Punkt O, an dem die Zähne 58 und 60 miteinander verzahnt sind, gemäß der oben angegebenen Gleichung (4) den Winkel αDogDR zu berechnen, der den Drehwinkelstellungen (Drehwinkeln) der Klauenzähne 46 des ersten Klauenelements 34 entspricht. Dann geht der Steuerungsablauf zu einem Schritt S3 weiter, welcher der Funktion des zweiten Rechenabschnitts 86 entspricht, um den Winkel αDogOSG, der den Drehwinkelstellungen (Drehwinkeln) der Klauenzähne 48 des zweiten Klauenelements 38 entspricht, unter Bezugnahme auf den Punkt O, an dem die Zähne 58 und 60 miteinander verzahnt sind, gemäß der oben angegebenen Gleichung (3) zu berechnen. Dann geht der Steuerungsablauf zu einem Schritt S4 weiter, welcher der Funktion des Eingriffssteuerabschnitts 82 entspricht, um den Wert Dogfrac auf der Basis der in den Schritten S2 bzw. S3 berechneten Winkel αDogDR und αDogOSC und gemäß den Gleichungen (1) und (2) zu berechnen. Auf den Schritt S4 folgt ein Schritt S5, der ebenfalls der Funktion des Eingriffssteuerabschnitts 82 entspricht, mit der bestimmt wird, ob oder ob nicht der Wert Dogfrac in den vorgegebenen Bereich fällt. Wenn der Wert Dogfrac nicht in den vorgegebenen Bereich fällt, wird im Schritt S5 eine negative Bestimmung erhalten, und der Steuerungsablauf geht zurück zum Schritt S2. Wenn der Wert Dogfrac in den vorgegebenen Bereich fällt, wird im Schritt S5 eine bejahende Bestimmung erhalten, und der Steuerungsablauf geht zu einem Schritt S6, der ebenfalls der Funktion des Eingriffssteuerabschnitts 82 entspricht, um dem Stellantrieb 35 zu befehlen, die Schaltwelle 40 in die Drehwinkelstellung zu drehen, die der ausgewählten Gangstellung entspricht, in die das Getriebe 10 geschaltet werden muss, wodurch die Klauenzähne 46 und die Klauenzähne 48 des ersten und des zweiten Klauenelements 34 und 38, die der ausgewählten Gangstellung entsprechen, in gegenseitigen Eingriff gebracht werden. Da der Stellantrieb 35 nur betätigt wird, wenn der Wert Dogfrac in den vorgegebenen Bereich fällt, kann das Risiko dafür, dass die Klauenzähne 46 und die Klauenzähne 48 während der Schaltaktion des Getriebes 10 gegeneinanderstoßen, verringert werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden die Absolut-Drehgeber als die Drehwinkelsensoren 50 und 54 verwendet, um die Drehwinkelstellungen der Gegenwelle 20 bzw. der Ausgangswelle 22 zu erfassen. Demgemäß können die Drehwinkelstellungen (Drehwinkel) der Klauenzähne 46 und 48 auf der Basis der erfassten Drehwinkelstellungen (Drehwinkel) der Leitprofile 52 und 56 auch dann berechnet werden, wenn die Erfassung unmittelbar nach dem Einschalten des Fahrzeugsteuersystems einschließlich der elektronischen Steuerung 80 stattfindet. Auch wenn das erste und das zweite Klauenelement 34 und 38 unmittelbar nach dem Einschalten des Fahrzeugsteuersystems in gegenseitigen Eingriff gebracht werden, können daher die relativen Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 46 und 48 ermittelt werden, so dass das Risiko, dass die Klauenzähne 46 und 48 gegeneinanderstoßen, verringert werden kann. Das heißt, die vorliegende Ausführungsform ist dafür ausgelegt, das Risiko dafür zu verringern, dass die Klauenzähne 46 und 48 gegeneinander stoßen, das sich im Stand der Technik als Folge des Einrückens der Klauenzähne 46 und 48, das zu einer frei gewählten Zeit während eines anfänglichen Fahrens des Fahrzeugs nach dem Einschalten, um die angemessenen relativen Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 46 und 48 mittels einer lernenden Regeltechnik als Anfangs- oder Nullpositionen in einem Speicher zu speichern, ergeben würde. Somit ermöglicht die vorliegende Ausführungsform die Verringerung der Zuverlässigkeit und Stabilität nach Schaltaktionen des Getriebes 10 vor dem Abschluss des Lernens der angemessenen relativen Drehwinkelstellungen. Außerdem eliminiert die vorliegende Ausführungsform eine Notwendigkeit für die Implementierung des Lernens, um die angemessenen relativen Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 46 und 48 nach jedem Einschalten des Fahrzeugsteuersystems zu ermitteln, wodurch es möglich ist, ein Risiko für die Verschlechterung der Schaltstabilität des Getriebes 10 aufgrund eines langen und häufigen Lernens, um die angemessenen Drehwinkelstellungen zu ermitteln, zu verringern. Ferner eliminiert die vorliegende Ausführungsform eine Notwendigkeit für die Verwendung von Drehwinkelsensoren für jede der Gangstellungen, um die Notwendigkeit für das Lernen und eine Notwendigkeit für das Erfassen der Drehwinkelstellungen der Gegenwelle 20 und der Ausgangswelle 22 zu eliminieren, während das Fahrzeug steht.
  • Die oben beschriebene vorliegende Ausführungsform der Erfindung ist so ausgelegt, dass die ersten Klauenelemente 34 zusammen mit der Ausgangswelle 22 gedreht werden, so dass die Drehwinkelstellung der ersten Klauenelemente 34 (der Klauenzähne 46) aus der Drehwinkelstellung der Ausgangswelle 22 berechnet werden kann. Außerdem wird die Gegenwelle 20 zusammen mit den Gegenzahnrädern 32 gedreht, die mit den Schaltzahnrädern 30 verzahnt sind, so dass die Drehwinkelstellung der zweiten Klauenelemente 38 (der Klauenzähne 48), die zusammen mit den Schaltzahnrädern 30 gedreht werden, aus der Drehwinkelstellung der Gegenwelle 20 berechnet werden kann. Somit können die Drehwinkelstellungen der ersten und zweiten Klauenelemente 34 und 38 auf der Basis der erfassten Drehwinkelstellungen der Ausgangs- und der Gegenwelle 22 und 20 berechnet werden, auch wenn die Erfassung der Drehwinkelstellungen der Ausgangs- und der Gegenwelle 22 und 20 unmittelbar nach dem Einschalten des Fahrzeugsteuersystems, das die elektronische Steuerung 80 einschließt, stattfindet. Da die relative Drehwinkelstellung der ersten und zweiten Klauenelemente 34 und 38 unmittelbar nach dem Einschalten des Fahrzeugsteuersystems berechnet werden kann, können die ersten und zweiten Klauenelemente 34 und 38 miteinander in Eingriff gebracht werden, ohne dass die Klauenzähne 46 der ersten Klauenelemente 34 und die Klauenzähne 48 der zweiten Klauenelemente 38 gegeneinanderstoßen.
  • Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass die Mehrzahl von Klauenkupplungen 28 und die Mehrzahl von Klauenkupplungen 30 an der Ausgangswelle 22 angebaut sind, so dass die Drehwinkelstellungen der ersten und der zweiten Klauenelemente 34 und 38 von jeder der Klauenkupplungen 28a-28c auf der Basis der erfassten Drehwinkelstellungen der Ausgangswelle 22 und der Gegenwelle 20 berechnet werden können, ohne dass die Notwendigkeit dafür besteht, Drehwinkelsensoren zur Erfassung der Drehwinkelstellungen der ersten und der zweiten Klauenelemente 34 und 38 für jede von der Mehrzahl von Klauenkupplungen 28 zu verwenden. Somit kann die Zahl der erforderlichen Drehwinkelsensoren verringert werden.
  • Die vorliegende Ausführungsform ist außerdem so ausgelegt, dass die Zahl der Klauenzähne 46 der ersten Klauenelemente 34 und die Zahl der Klauenzähne 48 der zweiten Klauenelemente 38 so bestimmt werden, dass sie einem Kehrwert eines Zähnezahlverhältnisses i des Schaltzahnrads 30 und des Gegenzahnrads 32 oder einem Mehrfachen des Kehrwerts gleich sind. Somit weisen die Klauenzähne 48 der zweiten Klauenelemente 38 jedes Mal, wenn das Gegenzahnrad 32 um 360° gedreht wird, die gleiche Drehwinkelphase auf, so dass die Drehwinkelstellungen der Klauenzähne 48 der zweiten Klauenelemente 38 auf der Basis der erfassten Drehwinkelstellung der Gegenwelle 20 berechnet werden können.
  • Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgelegt, dass die Ausgangswelle 22 und die Gegenwelle 20 jeweils mit Leitprofilen 56 und 52 versehen sind, so dass die ersten Klauenelemente 34, die Schalträder 30 und die Gegenräder 32 in vorgegebenen Drehwinkelstellungen in Bezug auf die Drehwinkelstellung der Leitprofilen 56 und 52, die als Bezugsstellungen verwendet werden, an den Ausgangs- und Gegenwellen 22 und 20 angebaut werden können. Außerdem können absolute Drehwinkelstellungen der Ausgangs- und Gegenwellen 22 und 20 auf der Basis der Drehwinkelstellungen dieser Leitprofilen 56 und 52 erfasst oder bestimmt werden.
  • Auch wenn die bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben wurde, sei klargestellt, dass die Erfindung auch anders ausgeführt werden kann.
  • Das Getriebe 10 gemäß der dargestellten Ausführungsform weist fünf Vorwärtsgangstellungen auf. Jedoch kann das Getriebe, das gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert werden soll, jede andere Zahl von Vorwärtsgangstellungen aufweisen, beispielsweise 2-4 oder 6 oder mehr Gangstellungen. Anders ausgedrückt sind die Zahlen der Klauenkupplungen 28 und der Schaltzahnräder 30, die an der Ausgangswelle 22 angebaut werden, nicht auf die in der dargestellten Ausführungsform beschränkt und können nach Bedarf ausgewählt werden.
  • In der dargestellten Ausführungsform wird der zweite Rechenabschnitt 86 nach der Betätigung des ersten Rechenabschnitts 84 betätigt. Jedoch kann die Betätigung des zweiten Rechenabschnitts 86 der Betätigung des ersten Rechenabschnitts 84 vorausgehen, oder die Betätigungen des ersten und des zweiten Rechenabschnitts 84 und 86 können gleichzeitig miteinander durchgeführt werden.
  • Auch wenn die Klauenkupplungen 28 in der dargestellten Ausführungsform an der Ausgangswelle 22 angebaut sind, können die Klauenkupplung 28 an der Gegenwelle 20 angebaut sein.
  • In der dargestellten Ausführungsform sind die Leitprofile 52 und 56 so ausgebildet, dass sie von den Außenumfangsflächen der Gegen- und Ausgangswellen 20 und 22 in der radialen Auswärtsrichtung vorstehen. Jedoch können die Leitprofile 52 und 56 durch Leitnuten ersetzt werden, die in den Außenumfangsflächen der Gegen- und der Ausgangswelle 20 und 22 radial einwärts von den Außenumfangsflächen ausgebildet sind. Das heißt, die Gegen- und Ausgangswellen 20 und 22 können jede andere Form aufweisen, die als ihre Bezugs-Drehwinkelstellungen verwendet werden können.
  • Auch wenn der zulässige Bereich der Zahl #dogs der Klauenzähne 46 und 48 als Beispiel auf 3-15 eingestellt ist, kann der zulässige Bereich anders eingestellt werden, falls nötig.
  • Auch wenn die Drehwinkelsensoren 50 und 54 in der dargestellten Ausführungsform optische Absolut-Drehgeber sind, können diese Drehwinkelsensoren 50 und 54 durch jede andere Art von Sensoren ersetzt werden, die in der Lage sind, absolute Drehwinkelstellungen der Gegen- und der Ausgangswelle 20 und 22 zu erkennen, auch wenn die Erfassung unmittelbar nach einem Einschalten des Fahrzeugsteuersystems stattfindet.
  • Man beachte auch, dass die oben beschriebene Ausführungsform und die oben beschriebenen Modifikationen nur zur Erläuterung dienen sollen, und dass die vorliegende Erfindung mit verschiedenen anderen Änderungen und Verbesserungen ausgeführt werden kann, die für einen Fachmann naheliegend sein können.
  • Bezugszeichenliste
    • 10:
    Fahrzeuggetriebe
    20:
    Gegenwelle (Zweite Welle)
    22:
    Ausgangswelle (Erste Welle)
    28a-28c:
    Klauenkupplungen
    30a-30e:
    Schaltzahnräder (Erste Zahnräder)
    32a-32e:
    Gegenzahnräder (Zweite Zahnräder)
    33:
    Schaltmechanismus
    32a-34c:
    Erste Klauenelemente
    38a-38e:
    Zweite Klauenelemente
    46:
    Klauenzähne
    48:
    Klauenzähne
    52, 56:
    Leitprofile
    80:
    Elektronische Steuerung (Steuervorrichtung)
    82:
    Eingriffssteuerabschnitt
    84:
    Erster Rechenabschnitt
    86:
    Zweiter Rechenabschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (4)

  1. Steuervorrichtung (80) für ein Fahrzeuggetriebe (10), das aufweist: (a) mindestens eine Klauenkupplung (28) mit jeweils einem ersten Klauenelement (34), das an einer ersten Welle (22) angebaut ist, so dass das erste Klauenelement zusammen mit der ersten Welle gedreht wird, und mindestens einem zweiten Klauenelement (38), das so angebaut ist, dass es axial an das erste Klauenelement angrenzt und relativ zur ersten Welle drehbar ist, (b) erste Zahnräder (30), die jeweils so an die erste Welle angebaut sind, dass sie relativ dazu drehbar sind, und die mit dem zweiten Klauenelement (38) versehen sind, (c) zweite Zahnräder (32), die so angebaut sind, dass die zweiten Zahnräder zusammen mit einer zweiten Welle (20), die parallel ist zur ersten Welle (22), gedreht werden, und (d) einen Schaltmechanismus (33), der dafür ausgelegt ist, jede Klauenkupplung (28) selektiv in einen eingerückten oder einen ausgerückten Zustand zu bringen, wobei die Steuervorrichtung umfasst: einen ersten Rechenabschnitt (84), der dafür ausgelegt ist, eine Drehwinkelstellung der ersten Welle (22) zu erfassen und eine Drehwinkelstellung des ersten Klauenelements (34) auf der Basis der erfassten Drehwinkelstellung der ersten Welle zu berechnen; einen zweiten Rechenabschnitt (86), der dafür ausgelegt ist, eine Drehwinkelstellung der zweiten Welle (20) zu erfassen und eine Drehwinkelstellung jedes zweiten Klauenelements (38) auf der Basis der erfassten Drehwinkelstellung der zweiten Welle zu berechnen; und einen Eingriffssteuerabschnitt (82), der dafür ausgelegt ist, den Schaltmechanismus (33) auf der Basis der Drehwinkelstellungen der ersten und der zweiten Klauenelemente (34, 38) zu steuern, um die ersten und die zweiten Klauenelemente miteinander in Eingriff zu bringen.
  2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Klauenkupplung aus mehreren Klauenkupplungen besteht, die an der ersten Welle angebaut sind.
  3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Zahl von Klauenzähnen (46) von jedem der ersten Klauenelemente und eine Zahl von Klauenzähnen (48) von jedem der zweiten Klauenelemente so bestimmt werden, dass sie einem Kehrwert eines Zähnezahlverhältnisses (i) der ersten und zweiten Zahnräder oder einem Mehrfachen des Kehrwerts gleich sind.
  4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Welle (22) und die zweite Welle (20) mit jeweiligen Leitprofilen (56, 52) versehen sind.
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