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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebesteuerung. Insbesondere betrifft die Erfindung die Steuerung eines Gangwechsels in einem Schaltgetriebe.
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Ein Schaltgetriebe kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, um ein Untersetzungsverhältnis einer durch einen Antriebsmotor bereitgestellten Drehbewegung zu einer durch ein Antriebsrad ausgeübten Drehbewegung zu steuern. In einer Ausführungsform umfasst das Schaltgetriebe eine Schaltmuffe zur Realisierung einer Klauenschaltung. Dabei ist typischerweise die Schaltmuffe drehfest, aber axial verschiebbar mit einer Welle verbunden, auf der ein Zahnrad frei drehbar angeordnet ist. Die Schaltmuffe kann axial verschoben werden, um mit dem Zahnrad in Eingriff zu gelangen, sodass das Zahnrad drehfest an der Welle ist. Das Zahnrad kämmt mit einem anderen Zahnrad, das drehfest mit einer anderen Welle verbunden ist, sodass sich zwischen Drehbewegungen der beiden Wellen ein vorbestimmtes Untersetzungsverhältnis einstellt. Das Zahnradpaar realisiert hierbei eine Gangstufe. Verschiedene Gangstufen lassen sich durch verschiedene Zahnradpaare realisieren, die zwischen den Wellen wirken.
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Um einen Wechsel einer eingelegten Gangstufe des Schaltgetriebes zu automatisieren, kann die Schaltmuffe mittels eines Aktuators axial verschoben werden. Der Wechsel zwischen zwei Gangstufen erfolgt idealerweise rasch, zuverlässig und für das Schaltgetriebe schonend. Um diese Ziele zu erfüllen, muss die axiale Verschiebung der Schaltmuffe exakt gesteuert werden.
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Zur Steuerung eines Schaltgetriebes wurden verschiedene Vorschläge gemacht.
DE 10 2007 057 203 A1 betrifft eine Technik zum Einlegen einer Gangstufe in einem Schaltgetriebe. Kommt die axiale Bewegung einer Schaltmuffe noch vor Erreichen einer gewünschten Endposition zum Stillstand, so kann eine Betätigungskraft auf die Schaltmuffe erhöht werden.
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Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der Angabe einer verbesserten Technik zur axialen Betätigung einer Schaltmuffe in einem Schaltgetriebe. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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In einem Schaltgetriebe mit einer Schaltmuffe umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Wechseln einer eingelegten Gangstufe Schritte des Bestimmens einer gewünschten Position für die Schaltmuffe; des Bestimmens eines ersten Steuersignals zur Betätigung der Schaltmuffe in Abhängigkeit einer aktuellen Position und der gewünschten Position der Schaltmuffe; des Bestimmens eines zweiten Steuersignals zur Betätigung der Schaltmuffe in Abhängigkeit einer vorbestimmten Betätigungskraft auf die Schaltmuffe an der gewünschten Position; und des Betätigens der Schaltmuffe in Abhängigkeit einer vorbestimmten Überlagerung der bestimmten Steuersignale.
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Durch die Überlagerung zweier verschiedener Steuervorgänge kann die Schaltmuffe verbessert angesteuert werden. Dabei betrifft ein erster Steuervorgang die Position der Schaltmuffe, und ein zweiter die auf die Schaltmuffe ausgeübte Betätigungskraft. Beide Steuervorgänge können als Regelvorgänge ausgeführt sein. Durch die Überlagerung der Steuerungen kann der Wechsel der eingelegten Gangstufe rasch durchgeführt werden, sodass eine hohe Schaltdynamik erzielt werden kann. Ein vorgegebener Zeitpunkt des Einlegens oder Auslegens einer Gangstufe mittels der Schaltmuffe kann präzise eingehalten werden, sodass, insbesondere im Zusammenspiel mit anderen Komponenten, ein hoher Schaltkomfort erreicht werden kann. Außerdem kann das Schaltgetriebe schonend geschaltet werden, sodass es zuverlässig arbeiten kann und von ihm umfasste Elemente eine hohe Lebensdauer erreichen können.
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Das vorgeschlagene Verfahren kann ohne ein empirisches Bestimmen Zusammenhangs von Größen am Schaltgetriebe, beispielsweise in Form einer Kennlinie oder eines Kennfelds, auskommen. Das Verfahren kann effektiv sein und nur einen geringen Verarbeitungsaufwand erfordern. Ein Speicheraufwand kann gering sein. Das Verfahren kann außerdem geringe Anforderungen an Sensoren am Schaltgetriebe stellen, indem nur wenige und/oder auch weniger genaue Sensoren verwendet werden können.
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Allgemein ist das Verfahren dazu geeignet, eine beliebige physikalische Größe zu steuern, die eine Betätigung der Schaltmuffe bewirkt. Ist beispielsweise ein pneumatischer Aktuator zur Betätigung der Schaltmuffe vorgesehen, so kann ein Volumenstrom von Fluid in den Aktuator gesteuert werden. Für eine elektrische Betätigung kann ein durch einen elektrischen Aktuator fließender elektrischer Strom gesteuert werden. Wird ein hydraulischer Aktuator verwendet, so kann ein dem Aktuator zugeführtes Volumen von Fluid gesteuert werden. Das Verfahren kann insbesondere an einem teilautomatisch oder vollautomatisch gesteuerten Getriebe eingesetzt werden.
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Das zweite Steuersignal kann in Abhängigkeit einer auf die Schaltmuffe ausgeübten Kraft bestimmt werden. Die Kraft kann in einer ersten Ausführungsform mittels eines Sensors bestimmt werden. Der Sensor kann einen Kraftsensor oder, im Fall einer pneumatischen oder hydraulischen Betätigung, einen Drucksensor umfassen. Im Fall einer elektrischen Betätigung, etwa mittels eines elektrischen Antriebsmotors, kann mittels des Sensors auch ein aufgenommener elektrischer Strom bestimmt werden. Auf der Basis der aufgenommenen Größe kann jeweils die ausgeübte Kraft bestimmt werden. In einer zweiten Ausführungsform kann die auf die Schaltmuffe ausgeübte Kraft mittels eines mathematischen oder physikalischen Modells bestimmt werden. Beispielsweise kann das Konzept eines Beobachters verwendet werden, um die Kraft auf der Basis anderer bestimmbarer Größen am Schaltgetriebe zu bestimmen.
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Allgemein kann das Verfahren sowohl zum Einlegen einer Gangstufe verwendet werden, wobei die Schaltmuffe aufgrund ihrer axialen Position auf einer Welle einen Kraftschluss zwischen der Welle und einem Zahnrad herstellt, als auch zum Auslegen der Gangstufe, wobei die Schaltmuffe die Drehbewegung des Zahnrads gegenüber der Welle freigibt.
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Es ist weiter bevorzugt, dass wenigstens eine Zwischenposition der Schaltmuffe zwischen ihrer ursprünglichen Position und der gewünschten Position vorgesehen ist.
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Dabei kann das zweite Steuersignal in Abhängigkeit einer vorbestimmten Betätigungskraft an der Zwischenposition bestimmt werden. Anders ausgedrückt kann ein Weg, auf dem die Schaltmuffe axial verschoben wird, in Abschnitte unterteilt werden, wobei für jedes Ende eines Abschnitts eine Betätigungskraft angegeben werden kann. Die Betätigung der Schaltmuffe erfolgt dann mit einer Betätigungskraft, deren Größe abschnittweise gesteuert werden kann. Wie bereits erwähnt ist einer solchermaßen gebildeten Kraftsteuerung bevorzugt die Positionssteuerung der Schaltmuffe überlagert. Die Zwischenpositionen sind bevorzugt in Abhängigkeit von vorbestimmten mechanischen Konstellationen oder Ereignissen bei der Verschiebung der Schaltmuffe gewählt. Die vorbestimmten Positionen umfassen neben der ursprünglichen und der gewünschten Position alle definierten Zwischenpositionen.
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Handelt es sich um eine synchronisierte Gangstufe, so kann eine erste Zwischenposition an einer Position gewählt sein, an der eine Synchronisierung der Schaltmuffe mit einem Zahnrad des Schaltgetriebes einsetzt. An dieser Position entsteht beim Einlegen der Gangstufe eine in Umfangsrichtung wirkende Reibungskraft zwischen Synchronringen, die an der Schaltmuffe, beziehungsweise am Zahnrad angebracht sein können.
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An dieser Zwischenposition kann eine Betätigungskraft unter den vorbestimmten Positionen der Schaltmuffe minimal sein. Diese Zwischenposition kann auch Synchronisationsposition genannt werden. Durch die minimale Betätigungskraft kann eine rasche Synchronisation der Drehbewegungen der Schaltmuffe und des Zahnrads realisiert werden.
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Eine zweite mögliche Zwischenposition umfasst eine Position, an der eine Zahn-auf-Zahn-Stellung der Schaltmuffe mit einem Zahnrad des Schaltgetriebes auftreten kann. In der gewünschten Position der Schaltmuffe besteht üblicherweise ein Formschluss in Umfangsrichtung zwischen der Schaltmuffe und dem Zahnrad. Dazu kann ein axialer Vorsprung des einen Partners in eine axiale Ausnehmung des anderen Partners eingreifen. Üblicherweise sind an beiden Partnern auf einem Umfang axiale Zähne angebracht, zwischen denen jeweils Ausnehmungen liegen.
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Das gegenseitige Eingreifen der Zähne kann verhindert werden, wenn rotatorische Positionen der Partner zueinander ungünstig sind, sodass von einer Zahn-auf-Zahn-Stellung gesprochen wird.
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Eine Betätigungskraft an dieser Zwischenposition kann unter den vorbestimmten Positionen der Schaltmuffe maximal sein. Dadurch kann auch im Fall einer Zahn-auf-Zahn-Stellung zügiges gegenseitiges Eingreifen bewirkt werden, sodass das Einlegen der Gangstufe vervollständigt werden kann.
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Das zweite Steuersignal kann in Abhängigkeit eines vorbestimmten Betätigungskraftverlaufs zwischen vorbestimmten Positionen der Schaltmuffe bestimmt werden. Dadurch kann der Verlauf einer Geschwindigkeit, mit der die Schaltmuffe axial betätigt beziehungsweise bewegt wird, verbessert gesteuert werden. Im Fall einer oder mehrerer Zwischenpositionen können auf zwischen den bestimmten Positionen liegenden Abschnitten jeweils individuelle Verläufe der Betätigungskraft vorbestimmt sein.
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Ein vorbestimmter Betätigungskraftverlauf kann ein lokales Maximum zwischen benachbarten vorbestimmten Positionen umfassen. Die Betätigungskraft kann also zwischen zwei benachbarten Positionen größer sein als an jeder der Positionen. Dadurch kann eine rasche Bewegung der Schaltmuffe zwischen den Positionen realisiert werden, wobei gleichzeitig eine Verschiebegeschwindigkeit im Bereich einer der Positionen verringert sein kann. Eine übermäßige Belastung eines Elements des Schaltgetriebes, insbesondere der Schaltmuffe, des Zahnrads, eines Synchronrings oder der Welle, kann so vermieden werden. Beispielsweise kann verhindert werden, dass die Schaltmuffe mit hoher Kraft oder hoher Geschwindigkeit an einen mechanischen Anschlag im Bereich der gewünschten Position gepresst wird.
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Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Steuerung eines Wechsels einer eingelegten Gangstufe in einem Schaltgetriebe mit einer Schaltmuffe eine Einrichtung zur Bestimmung einer aktuellen Position der Schaltmuffe; eine Einrichtung zur Bestimmung einer gewünschten Position für die Schaltmuffe; und eine Verarbeitungseinrichtung. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, ein erstes Steuersignal zur Betätigung der Schaltmuffe in Abhängigkeit einer aktuellen Position der Schaltmuffe bestimmen; ein zweites Steuersignal zur Betätigung der Schaltmuffe in Abhängigkeit einer vorbestimmten Betätigungskraft auf die Schaltmuffe an der gewünschten Position zu bestimmen; und die Schaltmuffe in Abhängigkeit einer vorbestimmten Überlagerung der bestimmten Steuersignale zu betätigen.
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Die Verarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, ein hierin beschriebenes Verfahren ganz oder teilweise auszuführen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf die Vorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.
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Nach noch einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Schaltgetriebe eine hierin beschriebene Vorrichtung zur Steuerung eines Wechsels einer eingelegten Gangstufe.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
- 1 eine Vorrichtung zur Steuerung eines Wechsels einer in einem Schaltgetriebe eingelegten Gangstufe;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens; und
- 3 einen beispielhaften Verlauf einer gewünschten Betätigungskraft an einer Schaltmuffe beim Wechsel einer Gangstufe an einem Schaltgetriebe
darstellt.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 100, das ein Schaltgetriebe 105 und eine Vorrichtung 110 zur Steuerung eines Wechsels einer im Schaltgetriebe 105 eingelegten Gangstufe umfasst. Das Schaltgetriebe 105 ist klauengeschaltet und kann mittels eines Aktuators gesteuert werden. Es ist zu beachten, dass der dargestellte Aufbau rein exemplarisch ist, und dass in einer anderen Ausführungsform eine Richtung eines übertragenen Drehmoments, eine Dimensionierung eines dargestellten Elements oder eine relative Anordnung von Zahnrädern oder Wellen auch anders gewählt sein kann.
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Das Schaltgetriebe 105 umfasst eine Eingangswelle 115 und eine Ausgangswelle 120. Ein gegenüber der Eingangswelle 115 drehbar gelagertes erstes Zahnrad 125 und ein gegenüber der Ausgangswelle 120 drehfest angebrachtes zweites Zahnrad 130 befinden sich in gegenseitigem drehmomentschlüssigem Eingriff und bilden ein erstes Gangradpaar 135. Das erste Gangradpaar ist einer ersten Gangstufe 140 zugeordnet, die ausgelegt ist, solange das erste Zahnrad 125 nicht drehmomentschlüssig mit der Eingangswelle 115 verbunden ist.
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Eine Schaltmuffe 145 ist drehmomentschlüssig mit der Eingangswelle 115 verbunden, aber axial verschiebbar auf dieser angeordnet. Ein Eingriff zwischen der Eingangswelle 115 und der Schaltmuffe 145 kann beispielsweise formschlüssig mittels eines polygonalen Eingriffsprofils realisiert sein. Die Schaltmuffe 145 kann eine axiale Verzahnung 150 aufweisen, die sich in Richtung des ersten Zahnrads 125 erstreckt, das eine korrespondierende Verzahnung 150 aufweisen kann. Um die Schaltmuffe 145 in drehmomentschlüssigen Eingriff mit dem ersten Zahnrad 125 zu bringen, kann die Schaltmuffe 145 auf der Eingangswelle 115 axial in Richtung des ersten Zahnrads 125 verschoben werden, bis die Verzahnung 150 formschlüssig in das erste Zahnrad 125 eingreift. Besteht der Formschluss, so ist die erste Gangstufe 140 eingelegt.
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Optional ist ein Synchronisationselement 155 vorgesehen, das beispielsweise ein Paar von Synchronringen umfassen kann, von denen einer an der Schaltmuffe 145 und der andere am ersten Zahnrad 125 angebracht sein kann. Die Synchronringe umfassen üblicherweise kegelförmige, zur gegenseitigen Anlage ausgebildete Oberflächen, die beim axialen Verschieben der Schaltmuffe 145 aneinander gedrückt werden können. Durch dabei auftretende Reibungskräfte können sich Drehgeschwindigkeiten der Schaltmuffe 145 und des ersten Zahnrads 125 aneinander angleichen, sodass ein Eingreifen der Verzahnung 150 erleichtert sein kann.
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In der Darstellung von 1 ist ein optionales zweites Gangradpaar 160 vorgesehen, das einer zweiten Gangstufe 165 zugeordnet ist und das im Wesentlichen so aufgebaut sein kann wie das erste Gangradpaar 135. Dabei unterscheidet sich üblicherweise ein Verhältnis von Umfängen umfasster Zahnräder des zweiten Gangradpaars 165 von einem entsprechenden Verhältnis von Umfängen von Zahnrädern 125, 130 des ersten Gangradpaars 135, sodass die Gangradpaare 140, 165 unterschiedliche Untersetzungsverhältnisse realisieren. Aus einer in 1 dargestellten Position kann die Schaltmuffe 145 nach links verschoben werden, um die erste Gangstufe 140 einzulegen, oder nach rechts, um die zweite Gangstufe 165 einzulegen.
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Zur axialen Verschiebung der Schaltmuffe 145 ist ein Aktuator 170 vorgesehen, der als eigenständiges Element begriffen oder dem Schaltgetriebe 105 oder der Vorrichtung 110 zugerechnet werden kann. Der Aktuator 170 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit eines Steuersignals eine axiale Betätigungskraft auf die Schaltmuffe 145 auszuüben. Dabei kann der Aktuator 170 auf unterschiedliche Weisen implementiert sein. In einer ersten Variante ist der Aktuator 170 pneumatisch steuerbar, indem ein Volumenstrom eines gasförmigen Fluids in einen Arbeitsraum des Aktuators 170 geleitet oder aus ihm entlassen wird. In einer zweiten Variante ist der Aktuator 170 hydraulisch steuerbar, indem ein Volumen eines flüssigen Fluids in seinen Arbeitsraum eingelassen oder aus ihm entlassen wird. In einer dritten Variante ist der Aktuator 170 elektrisch steuerbar, indem beispielsweise ein Elektromotor vorgesehen ist, um die Schaltmuffe 145 axial zu verfahren. Weitere Varianten sind ebenfalls möglich. Des Weiteren können auch Kombinationen genannter Varianten gebildet werden, beispielsweise eine elektrohydraulische Betätigung, bei der ein Elektromotor eine Volumenpumpe antreibt, um ein Fluid zu fördern, oder eine elektropneumatische Betätigung, bei der ein elektrisch zu betätigendes Ventil einen Volumenstrom eines Fluids steuert.
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Der Aktuator 170 kann mittels einer Verarbeitungseinrichtung 175 gesteuert werden, die mit einer beispielsweise fahrergesteuerten Eingabevorrichtung 180 verbunden ist, um eine einzulegende Gangstufe 140, 165 zu bestimmen. Bevorzugt ist zusätzlich ein Positionssensor 185 vorgesehen, um eine axiale Position der Schaltmuffe 145 zu bestimmen. Die Verarbeitungseinrichtung 175 ist dazu eingerichtet, eine axiale Betätigung der Schaltmuffe 145 durch den Aktuator 170 zu steuern.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung 110 dazu eingerichtet ist, parallel eine axiale Position der Schaltmuffe 145 und eine axial auf die Schaltmuffe 145 wirkende Betätigungskraft zu steuern, insbesondere jeweils zu regeln. Der Aktuator 170 wird bevorzugt in Abhängigkeit einer Überlagerung von Betätigungssignalen der Steuerungen bzw. Regelungen angesteuert.
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Ein axialer Weg der Schaltmuffe 145 kann in mehrere Abschnitte unterteilt werden, wobei die Abschnitte durch vorbestimmte Positionen der Schaltmuffe 145 voneinander getrennt sein können. Im dargestellten Beispiel kann die erste Gangstufe 140 vollständig ausgelegt sein, wenn sich die Schaltmuffe 145 in einer Position N befindet, und vollständig eingelegt, wenn sie sich in einer Position MAX befindet.
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Zwischen diesen Positionen können noch weitere Positionen bestimmt sein, die auch Zwischenpositionen genannt werden können. Wird die Schaltmuffe 145 in 1 von der Position N aus nach links bewegt, so kann sie eine Zwischenposition SYN erreichen, an der die Synchronisiereinrichtung 155 zu arbeiten beginnt. Ist keine Synchronisiereinrichtung 155 vorgesehen, so kann diese Zwischenposition entfallen.
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Wird die Schaltmuffe 145 noch weiter nach links bewegt, so kann sie eine Zwischenposition ZAZ erreichen, an der sich das erste Zahnrad 125 und die Schaltmuffe 145 bezüglich der Verzahnung 150 in einer rotatorischen Zahn-auf-Zahn-Stellung befinden können. Ist keine Synchronisiereinrichtung 155 vorgesehen, kann eine solche Stellung häufig vorkommen, doch auch mit einer Synchronisiereinrichtung 155 kann es zu einer solchen Stellung kommen. Diese kann üblicherweise überwunden werden, indem die Schaltmuffe 145 entweder mit erhöhter Kraft weiter nach links gepresst wird, oder indem sie zunächst zurück nach rechts verfahren wird, um ein Überwinden der ZAZ-Position in einem neuen Anlauf zu versuchen. Ist die ZAZ-Position überwunden, so kann die MAX-Position erreicht werden.
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In ähnlicher Weise kann die Schaltmuffe 145 von der N-Position nach rechts bis zu einer MIN-Position verfahren werden, um die zweite Gangstufe 160 einzulegen. Rechts von der N-Position können eine weitere SYN-Position und/oder eine weitere ZAZ-Position eingenommen werden, bevor die MIN-Position erreicht werden kann. Es ist zu beachten, dass bei einem realen Schaltgetriebe 105 die N-Position entfallen kann, wenn beispielsweise stets eine der mittels der Schaltmuffe 145 steuerbaren Gangstufen 140, 165 eingelegt ist. Die verbleibenden Positionen, insbesondere die beschriebenen Zwischenpositionen SYN und ZAZ, können entlang des Wegs der Schaltmuffe 145 auch miteinander verschränkt sein.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Wechseln einer in einem Schaltgetriebe 105 eingelegten Gangstufe. Im Folgenden wird rein exemplarisch nur das Einlegen der ersten Gangstufe 140 betrachtet; das Einlegen der zweiten Gangstufe 165 oder das Auslegen einer der Gangstufen 140, 165 können sich entsprechend ergeben. Es ist zu beachten, dass das gezeigte Verfahren 200 kontinuierlich ausgeführt werden kann. Die dargestellten Schritte können auch durch korrespondierende Einrichtungen gebildet werden. Insofern kann das dargestellte Diagramm auch als Blockdiagramm einer Ausführungsform der Vorrichtung 110 aufgefasst werden.
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In einem Schritt 205 kann die einzulegende Gangstufe 140 bestimmt werden. Dazu kann entweder eine Anforderung einer automatischen Gangsteuerung oder ein Fahrerwunsch bestimmt werden. In einem Schritt 210 kann bezüglich der bestimmten Gangstufe 140 eine gewünschte Position für die Schaltmuffe 145 bestimmt werden, in der die Gangstufe 140 vollständig eingelegt ist. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist dies die Position MAX.
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In einem ersten Zweig des Verfahrens 200, der in einem linken Bereich des Ablaufdiagramms von 2 dargestellt ist, kann eine axiale Beaufschlagung der Schaltmuffe 145 mit Betätigungskraft gesteuert werden, um die Schaltmuffe 145 in die gewünschte Position zu bringen. Dazu kann in einem Schritt 215 eine Differenz zwischen der gewünschten Position und einer aktuellen Position bestimmt werden. In einem Schritt 220 kann auf der Basis dieser Differenz ein erstes Steuersignal bereitgestellt werden, das in einem Schritt 225 mit einem zweiten Steuersignal überlagert werden kann, bevor in einem Schritt 230 eine Betätigung des Aktuators 170 gesteuert wird.
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Das Betätigen im Schritt 230 kann ein Steuern eines Volumenstroms eines pneumatischen Fluids, eines Volumens eines hydraulischen Fluids oder der Stärke eines elektrischen Stroms umfassen. In einem Schritt 235 kann eine aktuelle Position der Schaltmuffe 145 bestimmt werden, um im Schritt 215 verarbeitet zu werden.
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Parallel zum ersten Zweig kann ein zweiter Zweig des Verfahrens 200 ausgeführt werden, der in 2 in einem rechten Bereich dargestellt ist. Dazu kann in einem Schritt 240 auf der Basis der gewünschten Position eine auf die Schaltmuffe 145 auszuübende axiale Kraft bestimmt werden. Die Kraft kann für die gewünschte Position MAX gelten. Auf einem Weg, auf dem die Schaltmuffe 145 verfahren wird, können eine oder mehrere Zwischenpositionen SYN, ZAZ definiert sein, und zugeordnete Kräfte können für alle Positionen bestimmt sein, also für die Zwischenpositionen wie für die Endposition und bei Bedarf auch für eine ursprüngliche Position oder Ausgangsposition, in der sich die Schaltmuffe 145 zu Beginn des Verfahrens 200 befindet.
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In einem Schritt 245 kann eine Differenz zwischen der bestimmten Kraft und einer aktuellen Kraft bestimmt werden, die auf die Schaltmuffe 145 wirkt. Auf der Basis dieser Differenz kann in einem Schritt 250 ein zweites Steuersignal bestimmt werden, das im Schritt 225 mit dem ersten Steuersignal überlagert werden kann. Auf der Basis der Betätigung im Schritt 230 kann eine Betätigungskraft bestimmt werden. Dazu kann ein mit der Schaltmuffe 145 verbundener Sensor abgetastet werden oder die Betätigungskraft kann analytisch bestimmt werden, beispielsweise auf der Basis eines physikalischen Modells, insbesondere mit einem regelungstechnischen Beobachter.
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Das erste Steuersignal steuert eine Betätigung des Aktuators 170, um eine Position der Schaltmuffe 145 zu beeinflussen, während das zweite Steuersignal eine Betätigung des Aktuators 170 steuert, um eine auf die Schaltmuffe 145 wirkende Kraft zu beeinflussen. Dabei sind Position und Kraft verschiedene Aspekte einer einzigen, gemeinsamen Betätigung durch den Aktuator 170. Das erste und das zweite Steuersignal können überlagert werden, beispielsweise mittels einer einfachen Summenbildung. In einer weiteren Ausführungsform können die Steuersignale auch beispielsweise mit vorbestimmten Faktoren gewichtet werden.
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3 zeigt einen beispielhaften Betätigungskraftverlauf 305 einer gewünschten Betätigungskraft F an einer Schaltmuffe 145 beim Wechsel einer Gangstufe 140, 165 an einem Schaltgetriebe 110. In einer vertikalen Richtung ist eine Betätigungskraft und in einer horizontalen Richtung eine Position der Schaltmuffe 145 angetragen. Beispielhaft ist eine Bewegung der Schaltmuffe 145 von der ursprünglichen Position N über die Zwischenpositionen SYN und ZAZ bis zu einer gewünschten Position MAX dargestellt. Es ist bevorzugt, dass die gewünschte Betätigungskraft an der Zwischenposition ZAZ einen minimalen Wert, und die gewünschte Betätigungskraft an der Zwischenposition SYN einen maximalen Wert unter den an Positionen vorbestimmten Betätigungskräften aufweist.
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Die gewünschte Betätigungskraft kann zusätzlich zu den einzelnen vorbestimmten Positionen auch jeweils in einem zwischen zwei Positionen liegenden Bereich vorbestimmt sein. Insbesondere ist bevorzugt, dass die gewünschte Betätigungskraft vor dem Erreichen einer der Zwischenpositionen SYN oder ZAZ, oder vor dem Erreichen der gewünschten Position MAX reduziert wird, um eine Geschwindigkeit der sich bewegenden Schaltmuffe 145 beim Erreichen der Position zu verringern.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- System
- 105
- Schaltgetriebe
- 110
- Vorrichtung
- 115
- Eingangswelle
- 120
- Ausgangswelle
- 125
- erstes Zahnrad
- 130
- zweites Zahnrad
- 135
- erstes Gangradpaar
- 140
- erste Gangstufe
- 145
- Schaltmuffe
- 150
- Verzahnung
- 155
- Synchronisationselement
- 160
- zweites Gangradpaar
- 165
- zweite Gangstufe
- 170
- Aktuator
- 175
- Verarbeitungseinrichtung
- 180
- Eingabevorrichtung
- 185
- Positionssensor
- 200
- Verfahren
- 205
- Schaltwunsch bestimmen
- 210
- gewünschte Position bestimmen
- 215
- Differenz bestimmen
- 220
- erstes Steuersignal bestimmen
- 225
- überlagern
- 230
- Aktor betätigen
- 235
- Position bestimmen
- 240
- gewünschte Kraft bestimmen
- 245
- Differenz bestimmen
- 250
- zweites Steuersignal bestimmen
- 305
- Betätigungskraftverlauf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007057203 A1 [0004]
