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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionserkennung bei einem hydraulisch betätigten und über Federkraft schließbaren Klauenschaltelement. Ferner betrifft die Erfindung ein hydraulisches Steuergerät eines hydraulisch betätigten und über Federkraft schließbaren Klauenschaltelements.
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Aus der Fahrzeugtechnik ist es bekannt, dass eine Getriebesteuerung zum Beispiel beim Ausführen eines Schaltvorganges eine Bestätigung benötigt, ob ein in dem Getriebe eingebautes Klauenschaltelement geöffnet oder geschlossen ist. Wenn das Klauenschaltelement geschlossen ist, kann der Schaltvorgang abgeschlossen und der Antriebsstrang kann mit Drehmoment belastet werden. Wenn jedoch das Klauenschaltelement trotz Betätigung geöffnet bleibt, sind Maßnahmen zu ergreifen, um das Klauenschaltelement zu schließen. Beispielsweise kann das Schaltelement erneut betätigt werden oder es kann zur Synchronisierung die Drehzahl oder das Drehmoment zwischen den beiden zu verbindenden Wellen verändert werden. Demzufolge ist eine Klauenpositionserkennung dringend erforderlich.
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Beispielsweise werden hierzu zusätzliche Bauteile an der Schaltklaue vorgesehen, mit denen die jeweilige Position des Klauenschaltelements erkannt werden kann. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass zusätzlicher Bauraum im Bereich der Schaltklaue erforderlich ist. Dieser zusätzliche Bauraum steht bei einigen Anwendungen nicht zur Verfügung. Zudem werden dadurch die Herstellungskosten erhöht und der konstruktive Aufbau des Klauenschaltelements komplexer sowie das Gewicht erhöht.
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Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Positionserkennung bei einem Klauenschaltelement und ein hydraulisches Steuergerät zum Durchführen des Verfahrens vorzuschlagen, welche eine zuverlässige Positionserkennung ohne zusätzliche Bauteile an der Schaltklaue des Klauenschaltelementes ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 6 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
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Somit wird ein Verfahren zur Positionserkennung bei einem hydraulisch betätigten und über Federkraft schließbaren bzw. normalerweise (wenn in dem Hydrauliksystem kein Druck erzeugt wird, wie z.B. im Stillstand des Getriebes um damit der Pumpe) geschlossenen bzw. normally closed Klauenschaltelement vorgeschlagen, wobei ein Betätigungsdruck zum Öffnen des Klauenschaltelement aufgebracht wird. Um eine besonders einfache Positionserkennung zu realisieren, ist vorgesehen, dass nach dem Schließen des Klauenschaltelements ein Prüfdruck aufgebracht wird und der Betätigungsdruckverlauf und der Prüfdruckverlauf erfasst und ausgewertet werden.
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Das vorgeschlagene Verfahren zur Positionserkennung wird durch eine Druckverlaufserfassung und eine entsprechende Auswertung bei dem hydraulisch betätigten Klauenschaltelement realisiert. Dadurch, dass die Positionserkennung durch eine Druckbeaufschlagung und -messung realisiert wird, sind in vorteilhafter Weise keine zusätzlichen Bauteile an der Schaltklaue erforderlich, wodurch in diesem Bereich kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird. Somit wird dadurch auch die Beweglichkeit der Schaltklaue sowie die Signalübertragung nicht beeinträchtigt. Um das vorgeschlagene Verfahren durchzuführen sind lediglich ein Drucksensor oder dergleichen und eine Auswertungssoftware erforderlich, sodass die Kosten für die Positionserkennung minimiert werden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein hydraulisches Steuergerät eines hydraulisch betätigten und über eine Rückstellfeder schließbaren Klauenschaltelements gelöst, wobei zumindest ein Drucksensor und eine Auswerteeinrichtung zum Erfassen und Auswerten eines Betätigungsdruckverlaufes und eines Prüfdruckverlaufes vorgesehen sind. Hieraus ergeben sich die vorbeschriebenen Vorteile und weitere Vorteile. Vorzugsweise kann mit dem hydraulischen Steuergerät das vorgeschlagene Verfahren ausgeführt werden.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines Klauenschaltelements mit Betätigungsdruckbeaufschlagung zum Öffnen des Klauenschaltelementes;
- 2 ein Diagramm mit einem entsprechenden Betätigungsdruckverlauf gemäß 1;
- 3 eine schematische Ansicht des Klauenschaltelementes mit Prüfdruckbeaufschlagung zum Schließen des Klauenschaltelementes;
- 4 ein Diagramm mit entsprechendem Betätigungsdruckverlauf und mit einem entsprechenden Prüfdruckverlauf bei erkanntem geschlossenen Zustand des Klauenschaltelementes;
- 5 eine schematische Ansicht des Klauenschaltelements mit Prüfdruckbeaufschlagung zum Erkennen des geschlossenen Zustand des Klauenschaltelementes; und
- 6 ein Diagramm mit entsprechendem Betätigungsdruckverlauf und dem entsprechenden Prüfdruckverlauf bei erkanntem nicht geschlossenen Zustand des Klauenschaltelementes.
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In den 1, 3 und 5 ist beispielhaft ein Klauenschaltelement, welches hydraulisch betätigbar und über Federkraft schließbar ist, dargestellt. Anhand dieses Klauenschaltelements wird ein erfindungsgemäß vorgeschlagenes Verfahren zur Positionserkennung bei dem Klauenschaltelement beispielhaft beschrieben.
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Das Klauenschaltelement umfasst eine axiale über einen Betätigungskolben 1 betätigbare Schaltklaue 2. Die Schaltklaue 2 ist auf einer ersten Welle W1 axial bewegbar gelagert und mit einer zweiten Welle W2 drehfest verbunden. Im geschlossenen Zustand des Klauenschaltelementes wird die Schaltklaue 2 derart axial über den Betätigungskolben 1 verschoben, sodass die Schaltklaue 2 mit einer Mitnahmeverzahnung 4 drehfest mit der ersten Welle W1 verbunden ist. Demzufolge wird im geschlossenen Zustand des Klauenschaltelementes eine drehfeste Verbindung zwischen der ersten Welle W1 und der zweiten Welle W2 über die Schaltklaue 2 realisiert, sodass eine Drehmomentübertragung zwischen der ersten Welle W1 und der zweiten Welle W2 ermöglicht wird. Die Schaltklaue 2 wird über den Betätigungskolben 1 axial verschiebbar gegen die Federkraft einer Rückstellfeder bzw. eines Federpaketes 3 betätigt. Das Klauenschaltelement ist als sogenanntes normally closed Schaltelement ausgeführt, d. h., dass die Rückstellfeder 3 die Schaltklaue 2 in den geschlossenen Zustand bewegt, wenn keine Betätigungsdruckbeaufschlagung bei dem Betätigungskolben 1 erfolgt.
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In 1 wird die Schaltklaue 2 des Klauenschaltelementes über den Betätigungskolben 1 mit einem Betätigungsdruck p_B beaufschlagt, sodass die Schaltklaue 2 durch den Betätigungskolben 1 axial in ihre geöffnete Position bewegt wird und das Klauenschaltelement geöffnet ist. Die hydraulische Aktuierung, dargestellt durch den Pfeil, erfolgt somit über den Betätigungsdruck p_B. Das dazugehörige Diagramm ist in 2 dargestellt, bei dem ein Betätigungsdruckverlauf über der Zeit t dargestellt ist. Hieraus ist zu erkennen, dass ein konstanter Anstieg des Betätigungsdruckverlaufs erfolgt, bis dieser sich dem vorbestimmten Wert des Betätigungsdruckes p_B zum Öffnen der Schaltklaue 2 annähert.
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In 3 wird zum Schließen des Klauenschaltelements der Betätigungsdruck p_B an dem Betätigungskolben 1 auf null abgesenkt, sodass die federbelastete Schaltklaue 2 geschlossen wird. Dadurch befinden sich Schaltklaue 2 und Betätigungskolben 1 in ihrer in der Zeichnungsebene rechten Endposition, da die Schaltklaue 2 ohne Beaufschlagung mit Betätigungsdruck nach rechts gedrückt wird. Nach dem Schließen des Klauenschaltelements wird ein Prüfdruck p_P auf den Betätigungskloben 1 aufgebracht, sodass der Betätigungskolben 1 durch den Prüfdruck p_P in Anlage mit der Schaltklaue 2 gebracht wird. Der Prüfdruck p_P ist nur so hoch, dass der Betätigungskolben 1 in Anlage an die Schaltklaue 2 kommt, ohne dabei die Rückstellfeder 3 zusammenzudrücken. Aus dem dazugehörigen Diagramm in 4 ist ersichtlich, dass nach dem Absenken des Betätigungsdruckes p_B auf null der Prüfdruck p_P sofort auf seinen vorbestimmten Wert ansteigt und danach wieder absinkt. Die hierzu benötigte Zeit bis zum Erreichen des Prüfdruckes ist p_P mit der festgelegten Zeitspanne t1 bezeichnet und dient dazu, eine korrekte Erkennung des geschlossenen Zustandes zu definieren.
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In 5 ist die Schaltklaue 2 trotz der Absenkung des Betätigungsdrucks p_B nicht geschlossen. Dies bedeutet, dass beispielsweise aufgrund einer Zahn auf Zahn-Stellung oder dergleichen die Schaltklaue 2 nicht geschlossen werden kann und somit keine Drehmomentübertragung zwischen den beiden Wellen W1 und W2 möglich ist. Um diesen fehlerhaften Zustand bei dem Klauenschaltelement zu erkennen, wird bei dem Verfahren zur Positionserkennung des nicht geschlossenen fehlerhaften Zustandes der Schaltklaue 2 der Prüfdruckverlauf ausgewertet. Das entsprechende Diagramm in 6 zeigt, dass der Prüfdruckverlauf gegenüber dem Prüfdruckverlauf gemäß 4 verändert ist. Zum Erreichen des vorbestimmten Prüfdruckes p_P ist eine deutlich längere Zeitspanne t2 erforderlich. Diese Zeitdifferenz Δt resultiert daraus, dass der Prüfdruck p_P nur langsam erreicht wird, weil der Luftraum zwischen Betätigungskolben 1 und der Schaltklaue 2 zuerst aufgefüllt werden muss, bis der Prüfdruck p_P erreicht werden kann. Demzufolge kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dieser fehlerhafte Zustand des Klauenschaltelements ohne weiteres erfasst werden.
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Somit wird bei dem vorgeschlagenen Verfahren ein Nichterreichen des geschlossene Zustandes der Schaltklaue 2 des Klauenschaltelements erkannt, wenn zwischen der erfassten Zeitspanne t2 und der festgelegten Zeitspanne t1 eine vorbestimmte Zeitdifferenz Δt erkannt wird. Das Erreichen des geschlossenen Zustandes der Schaltklaue 2 des Klauenschaltelements wird bei dem Verfahren erkannt, wenn die erfasste Zeitspanne t2 in etwa mit der festgelegten Zeitspanne t1 übereinstimmt.
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Des Weiteren wird ein hydraulisches Steuergerät eines hydraulisch betätigten und über eine Rückstellfeder 3 schließbaren Klauenschaltelements mit zumindest einem Drucksensor und einer Auswerteeinrichtung zum Erfassen und Auswerten eines Betätigungsdruckverlaufes und eines Prüfdruckverlaufes, insbesondere zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen. Über das hydraulische Steuergerät wird das vorzugsweise als normally closed ausgeführte Klauenschaltelement zum Öffnen der Schaltklaue mit Betätigungsdruck p_B beaufschlagt, wobei zum Schließen der Schaltklaue 2 der auf den Betätigungskolben 1 wirkende Betätigungsdruck auf null gesenkt wird, sodass die Schaltklaue 2 über die Rückstellfeder 3 in ihre geschlossene Position bewegt wird. Zur Positionserkennung wird über den Drucksensor ein beaufschlagter Prüfdruck p_P gemessen. Mithilfe des Drucksensors und der Auswerteeinrichtung können der Betätigungsdruckverlauf und der Prüfdruckverlauf entsprechend erfasst und ausgewertet werden, um eine Positionserkennung bei dem Klauenschaltelement zu realisieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungskolben
- 2
- Schaltklaue
- 3
- Rückstellfeder
- 4
- Mitnahmeverzahnung
- p
- Druck
- p_B
- Betätigungsdruck
- p_P
- Prüfdruck
- t
- Zeit
- t1
- festgelegte bzw. vorgegebene Zeitspanne
- t2
- erfasste Zeitspanne
- Δt
- Zeitdifferenz bzw. -verzögerung
- W1
- erste Welle
- W2
- zweite Welle
