DE10233769A1 - Verfahren, Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einem elektronischen Kupplungsmanagement und/oder mit einer ASG-Ansteuerung - Google Patents

Verfahren, Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einem elektronischen Kupplungsmanagement und/oder mit einer ASG-Ansteuerung

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Steffen Lehmann
Klaus Kuepper
Andreas Lauckner
Joerg Metzger
Andreas Maxon
Martin Vornehm
Gregory Hickling
Norbert Esly
Jens Benndorf
Andreas Zaum
Thomas Rammhofer
Burkhard Pollak
John Mills
Volker Kretz-Busch
Gunter Hirt
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Klaus Henneberger
Alexander Fidlin
Andreas Deimel
Peter Buehrle
Gerd Ahnert
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Abstract

Es wird ein Verfahren, eine Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einem Antriebsmotor, einer Kupplung und/oder einem Getriebe im Antriebsstrang, insbesondere mit einem elektronischen Kupplungsmanagement und/oder mit einer ASG-Ansteuerung, vorgeschlagen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einem Antriebsmotor, einer Kupplung und/oder einem Getriebe im Antriebsstrang, insbesondere mit einem elektronischen Kupplungsmanagement und/oder mit einer ASG-Ansteuerung.
  • Gemäß Fig. 1 weist ein Fahrzeug 1 eine Antriebseinheit 2, wie einen Motor oder eine Brennkraftmaschine, auf. Weiterhin sind im Antriebsstrang des Fahrzeuges 1 ein Drehmomentübertragungssystem 3 und ein Getriebe 4 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Drehmomentübertragungssystem 3 im Kraftfluss zwischen Motor und Getriebe angeordnet, wobei ein Antriebsmoment des Motors über das Drehmomentübertragungssystem 3 an das Getriebe 4 und von dem Getriebe 4 abtriebsseitig an eine Abtriebswelle 5 und an eine nachgeordnete Achse 6 sowie an die Räder 6a übertragen wird.
  • Das Drehmomentübertragungssystem 3 ist als Kupplung, wie z. B. als Reibungskupplung, Lamellenkupplung, Magnetpulverkupplung oder Wandlerüberbrückungskupplung, ausgestaltet, wobei die Kupplung eine selbsteinstellende oder eine verschleißausgleichende Kupplung sein kann. Das Getriebe 4 ist ein unterbrechungsfreies Schaltgetriebe (USG). Entsprechend dem erfindungsgemäßen Gedanken kann das Getriebe auch ein automatisiertes Schaltgetriebe (ASG)sein, welches mittels zumindest eines Aktors automatisiert geschaltet werden kann. Als automatisiertes Schaltgetriebe ist im weiteren ein automatisiertes Getriebe zu verstehen, welches mit einer Zugkraftunterbrechung geschaltet wird und bei dem der Schaltvorgang der Getriebeübersetzung mittels zumindest eines Aktors angesteuert durchgeführt wird.
  • Weiterhin kann als USG auch ein Automatgetriebe Verwendung finden, wobei ein Automatgetriebe ein Getriebe im wesentlichen ohne Zugkraftunterbrechung bei den Schaltvorgängen ist und das in der Regel durch Planetengetriebestufen aufgebaut ist.
  • Weiterhin kann ein stufenlos einstellbares Getriebe, wie beispielsweise Kegelscheibenumschlingungsgetriebe eingesetzt werden. Das Automatgetriebe kann auch mit einem abtriebsseitig angeordneten Drehmomentübertragungssystem 3, wie eine Kupplung oder eine Reibungskupplung, ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem 3 kann weiterhin als Anfahrkupplung und/oder Wendesatzkupplung zur Drehrichtungsumkehr und/oder Sicherheitskupplung mit einem gezielt ansteuerbaren übertragbaren Drehmoment ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem 3 kann eine Trockenreibungskupplung oder eine nass laufende Reibungskupplung sein, die beispielsweise in einem Fluid läuft. Ebenso kann es ein Drehmomentwandler sein.
  • Das Drehmomentübertragungssystem 3 weist eine Antriebsseite 7 und eine Abtriebsseite 8 auf, wobei ein Drehmoment von der Antriebsseite 7 auf die Abtriebsseite 8 übertragen wird, indem z. B. die Kupplungsscheibe 3a mittels der Druckplatte 3b, der Tellerfeder 3c und dem Ausrücklager 3e sowie dem Schwungrad 3d kraftbeaufschlagt wird. Zu dieser Beaufschlagung wird der Ausrückhebel 20 mittels einer Betätigungseinrichtung, z. B. einem Aktor, betätigt.
  • Die Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3 erfolgt mittels einer Steuereinheit 13, wie z. B. einem Steuergerät, welches die Steuerelektronik 13a und den Aktor 13b umfassen kann. In einer anderen vorteilhaften Ausführung können der Aktor 13b und die Steuerelektronik 13a auch in zwei unterschiedlichen Baueinheiten, wie z. B. Gehäusen, angeordnet sein.
  • Die Steuereinheit 13 kann die Steuer- und Leistungselektronik zur Ansteuerung des Antriebsmotors 12 des Aktors 13b enthalten. Dadurch kann beispielsweise vorteilhaft erreicht werden, dass das System als einzigen Bauraum den Bauraum für den Aktor 13b mit Elektronik benötigt. Der Aktor 13b besteht aus dem Antriebsmotor 12, wie z. B. einem Elektromotor, wobei der Elektromotor 12 über ein Getriebe, wie z. B. ein Schneckengetriebe, ein Stirnradgetriebe, ein Kurbelgetriebe oder ein Gewindespindelgetriebe, auf einen Geberzylinder 11 wirkt. Diese Wirkung auf den Geberzylinder 11 kann direkt oder über ein Gestänge erfolgen.
  • Die Bewegung des Ausgangsteiles des Aktors 13b, wie z. B. des Geberzylinderkolbens 11a, wird mit einem Kupplungswegsensor 14 detektiert, welcher die Position oder Stellung oder die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung einer Größe detektiert, welche proportional zur Position bzw. Einrückposition respektive der Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Kupplung ist. Der Geberzylinder 11 ist über eine Druckmittelleitung 9, wie z. B. eine Hydraulikleitung, mit dem Nehmerzylinder 10 verbunden. Das Ausgangselement 10a des Nehmerzylinders ist mit dem Ausrückmittel 20, z. B. einem Ausrückhebel, wirkverbunden, so dass eine Bewegung des Ausgangsteiles 10a des Nehmerzylinders 10 bewirkt, dass das Ausrückmittel 20 ebenfalls bewegt oder verkippt wird, um das von der Kupplung 3 übertragbare Drehmoment anzusteuern.
  • Der Aktor 13b zur Ansteuerung des übertragbaren Drehmoments des Drehmomentübertragungssystems 3 kann druckmittelbetätigbar sein, d. h., er kann einen Druckmittelgeber- und Nehmerzylinder aufweisen. Das Druckmittel kann beispielsweise ein Hydraulikfluid oder ein Pneumatikmedium sein. Die Betätigung des Druckmittelgeberzylinders kann elektromotorisch erfolgen, wobei der als Antriebselement 12 vorgesehene Elektromotor elektronisch angesteuert werden kann. Das Antriebselement 12 des Aktors 13b kann neben einem elektromotorischen Antriebselement auch ein anderes, beispielsweise druckmittelbetätigtes Antriebselement sein. Weiterhin können Magnetaktoren verwendet werden, um eine Position eines Elementes einzustellen.
  • Bei einer Reibungskupplung erfolgt die Ansteuerung des übertragbaren Drehmomentes dadurch, dass die Anpressung der Reibbeläge der Kupplungsscheibe zwischen dem Schwungrad 3d und der Druckplatte 3b gezielt, erfolgt. Über die Stellung des Ausrückmittels 20, wie z. B. einer Ausrückgabel oder eines Zentralausrückers, kann die Kraftbeaufschlagung der Druckplatte 3b respektive der Reibbeläge gezielt angesteuert werden, wobei die Druckplatte 3b dabei zwischen zwei Endpositionen bewegt und beliebig eingestellt und fixiert werden kann. Die eine Endposition entspricht einer völlig eingerückten Kupplungsposition und die andere Endposition einer völlig ausgerückten Kupplungsposition. Zur Ansteuerung eines übertragbaren Drehmomentes, welches beispielsweise geringer ist als das momentan anliegende Motormoment, kann beispielsweise eine Position der Druckplatte 3b angesteuert werden, die in einem Zwischenbereich zwischen den beiden Endpositionen liegt. Die Kupplung kann mittels der gezielten Ansteuerung des Ausrückmittels 20 in dieser Position fixiert werden. Es können aber auch übertragbare Kupplungsmomente angesteuert werden, die definiert über den momentan anstehenden Motormomenten liegen. In einem solchen Fall können die aktuell anstehenden Motormomente übertragen werden, wobei die Drehmoment- Ungleichförmigkeiten im Antriebsstrang in Form von beispielsweise Drehmomentspitzen gedämpft und/oder isoliert werden.
  • Zur Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3 werden weiterhin Sensoren verwendet, die zumindest zeitweise die relevanten Größen des gesamten Systems überwachen und die zur Steuerung notwendigen Zustandsgrößen, Signale und Messwerte liefern, die von der Steuereinheit verarbeitet werden, wobei eine Signalverbindung zu anderen Elektronikeinheiten, wie beispielsweise zu einer Motorelektronik oder einer Elektronik eines Antiblockiersystems (ABS) oder einer Antischlupfregelung (ASR) vorgesehen sein kann und bestehen kann. Die Sensoren detektieren beispielsweise Drehzahlen, wie Raddrehzahlen, Motordrehzahlen, die Position des Lasthebels, die Drosselklappenstellung, die Gangposition des Getriebes, eine Schaltabsicht und weitere fahrzeugspezifische Kenngrößen.
  • Die Fig. 1 zeigt, dass ein Drosselklappensensor 15, ein Motordrehzahlsensor 16 sowie ein Tachosensor 17 Verwendung finden können und Messwerte bzw. Informationen an das Steuergerät 13 weiterleiten. Die Elektronikeinheit, wie z. B. eine Computereinheit, der Steuerelektronik 13a verarbeitet die Systemeingangsgrößen und gibt Steuersignale an den Aktor 13b weiter.
  • Das Getriebe ist als z. B. Stufenwechselgetriebe ausgestaltet, wobei die Übersetzungsstufen mittels eines Schalthebels 18 gewechselt werden oder das Getriebe mittels dieses Schalthebels 113 betätigt oder bedient wird. Weiterhin ist an dem Schalthebel 18 des Handschaltgetriebes zumindest ein Sensor 19b angeordnet, welcher die Schaltabsicht und/oder die Gangposition detektiert und an das Steuergerät 13 weiterleitet. Der Sensor 19a ist am Getriebe angelenkt und detektiert die aktuelle Gangposition und/oder eine Schaltabsicht. Die Schaltabsichtserkennung unter Verwendung von zumindest einem der beiden Sensoren 19a, 19b kann dadurch erfolgen, dass der Sensor ein Kraftsensor ist, welcher die auf den Schalthebel 18 wirkende Kraft detektiert. Weiterhin kann der Sensor aber auch als Weg- oder Positionssensor ausgestaltet sein, wobei die Steuereinheit aus der zeitlichen Veränderung des Positionssignals eine Schaltabsicht erkennt.
  • Das Steuergerät 13 steht mit allen Sensoren zumindest zeitweise in Signalverbindung und bewertet die Sensorsignale und Systemeingangsgrößen in der Art und Weise, dass in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebspunkt die Steuereinheit Steuer- oder Regelungsbefehle an den zumindest einen Aktor 13b ausgibt. Der Antriebsmotor 12 des Aktors 13b, z. B. ein Elektromotor, erhält von der Steuereinheit, welche die Kupplungsbetätigung ansteuert, eine Stellgröße in Abhängigkeit von Messwerten und/oder Systemeingangsgrößen und/oder Signalen der angeschlossenen Sensorik. Hierzu ist in dem Steuergerät 13 ein Steuerprogramm als Hard- und/oder als Software implementiert, das die eingehenden Signale bewertet und anhand von Vergleichen und/oder Funktionen und/oder Kennfeldern die Ausgangsgrößen berechnet oder bestimmt.
  • Das Steuergerät 13 hat in vorteilhafter Weise eine Drehmomentbestimmungseinheit, eine Gangpositionsbestimmungseinheit, eine Schlupfbestimmungseinheit und/oder eine Betriebszustandsbestimmungseinheit implementiert oder es steht mit zumindest einer dieser Einheiten in Signalverbindung. Diese Einheiten können durch Steuerprogramme als Hardware und/oder als Software implementiert sein, so dass mittels der eingehenden Sensorsignale das Drehmoment der Antriebseinheit 2 des Fahrzeuges 1, die Gangposition des Getriebes 4 sowie der Schlupf, welcher im Bereich des Drehmomentübertragungssystems 3 herrscht und der aktuelle Betriebszustand des Fahrzeuges 1 bestimmt werden können. Die Gangpositionsbestimmungseinheit ermittelt anhand der Signale der Sensoren 19a und 19b den aktuell eingelegten Gang. Dabei sind die Sensoren 19a, 19b am Schalthebel und/oder an getriebeinternen Stellmitteln, wie beispielsweise einer zentralen Schaltwelle oder Schaltstange, angelenkt und diese detektieren, beispielsweise die Lage und/oder die Geschwindigkeit dieser Bauteile. Weiterhin kann ein Lasthebelsensor 31 am Lasthebel 30, wie z. B. an einem Gaspedal, angeordnet sein, welcher die Lasthebelposition detektiert. Ein weiterer Sensor 32 kann als Leerlaufschalter fungieren, d. h. bei betätigtem Lasthebel 30 bzw. Gaspedal ist dieser Leerlaufschalter 32 eingeschaltet und bei nichtbetätigtem Lasthebel 30 ist er ausgeschaltet, so dass durch diese digitale Information erkannt werden kann, ob der Lasthebel 30 betätigt wird. Der Lasthebelsensor 31 detektiert den Grad der Betätigung des Lasthebels 30.
  • Die Fig. 1 zeigt neben dem Lasthebel 30 und den damit in Verbindung stehenden Sensoren ein Bremsenbetätigungselement 40 zur Betätigung der Betriebsbremse oder der Feststellbremse, wie z. B. ein Bremspedal, einen Handbremshebel oder ein hand- oder fußbetätigtes Betätigungselement der Feststellbremse. Zumindest ein Sensor 41 ist an dem Betätigungselement 40 angeordnet und überwacht dessen Betätigung. Der Sensor 41 ist beispielsweise als digitaler Sensor, wie z. B. als Sehalter, ausgestaltet, wobei dieser detektiert, dass das Bremsenbetätigungselement 40 betätigt oder nicht betätigt ist. Mit dem Sensor 41 kann eine Signaleinrichtung, wie z. B. eine Bremsleuchte, in Signalverbindung stehen, welche signalisiert, dass die Bremse betätigt ist. Dies kann sowohl für die Betriebsbremse als auch für die Feststellbremse erfolgen. Der Sensor 41 kann jedoch auch als analoger Sensor ausgestaltet sein, wobei ein solcher Sensor, wie beispielsweise ein Potentiometer, den Grad der Betätigung des Bremsenbetätigungselementes 41 ermittelt. Auch dieser Sensor kann mit einer Signaleinrichtung in Signalverbindung stehen.
  • Eine mögliche Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann z. B. wenigstens eine Sollbruchstelle im Ausrücksystem der Kupplung zur Schadensbegrenzung, vorzugsweise bei Überlast, betreffen.
  • Insbesondere bei SAC-Kupplungen kann ein Anschlag vorgesehen sein, der die Kupplung und den Zentralausrücker gegen Überwege schützen soll. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere durch zunehmenden Verschleiß, durch Temperatureinwirkung, durch Ausdehnung der Fluidsäule oder auch durch Aufpumpen der Fluidsäule, sich die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass der Anschlag erreicht wird. Der Druck in der Übertragungsstrecke wird nicht sprunghaft steigen, sondern im Rahmen der Systemelastizität. Die Höhe der Pedalkraft kann durch den Fahrer vorgegeben werden und deshalb nur grob vorhergesagt werden. Dadurch wird entschieden, ob eine ungewollte Nachstellung der Kupplung, eine Zerstörung des Zentralausrückers oder auch ein Bersten des Geberzylinders (GZ) erfolgt.
  • In der nachfolgenden Tabelle werden für ein vorbestimmtes Fahrzeug beispielhaft Kräfte im Ausrücksystem angegeben:


  • Ein derartiges Ausrücksystem kann normalerweise mit Drücken von ca. 25 bar betrieben werden kann. Jedoch ist es möglich, dass dieser Wert bis auf mehr als das zehnfache ansteigen kann, sodass dies zu gefährlichen Situationen führen kann. Insbesondere ein Platzen des Geberzylinders bei einem Berstdruck der größer 120 bar liegen kann, ist als kritisch einzustufen.
  • Demzufolge kann mit der hier vorgestellten Erfindung ein Überlastungsschutz, insbesondere in der Übertragungsstrecke vorgesehen werden, welcher bei Überlast zu einem definierten ungefährlichen Ausfall des Ausrücksystems führen kann. Beispielsweise kann dieser Überlastungsschutz in der Anordnung einer geeigneten Sollbruchstelle, vorzugsweise in der Übertragungsstrecke des Ausrücksystems, vorgesehen sein.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn wenigstens eine Sollbruchstelle im Bereich der Verbindungsstelle zwischen dem Geberzylinder und der Leitung vorgesehen wird.
  • Beispielsweise bei einer Schnellverbindungskupplung, welche vorzugsweise aus verschiedenen Steckverbindungselementen sowie aus wenigsten einem Halteelement besteht, kann wenigstens eine geeignete Sollbruchstelle vorgesehen werden. Insbesondere kann bei einer Wirkfläche von ca. 100 mm2 zwischen den Steckverbindungselementen eine Kraft von ca. 100 N auf das Halteelement wirken. Demzufolge kann es sich anbieten, dass bei dem Halteelement eine Sollbruchstelle vorgesehen wird. Dies kann z. B. dadurch vorgesehen sein, dass das Halteelement aus einem geeigneten Material, wie z. B. aus Kunststoff oder dergleichen, hergestellt wird, sodass an dieser Stelle ein gezielter Ausfall des Ausrücksystems herbeigeführt werden kann. Selbstverständlich kann die Sollbruchstelle auch an anderer geeigneter Stelle bei dem Übertragungssystem vorgesehen sein. Als Steckverbindungselemente können z. B. sogenannte männliche und weibliche Steckverbinder verwendet werden.
  • Es ist auch denkbar, das wenigstens eine Sollbruchstelle an der Pedalanlage, bei der Anbindung des Pedals zum Geberzylinder und/oder bei der Anbindung des Geberzylinders zur Karosserie des Fahrzeuges vorgesehen wird.
  • Eine andere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann eine Neuentwicklung eines Aktors der automatisierten Kupplung, insbesondere des elektronischen Kupplungsmanagements, betreffen.
  • Beispielsweise kann für einen derartigen Aktor ein Zugmittelgetriebe zur Erzeugung der Hubbewegungen verwendet werden. Als vorteilhafte Eigenschaften sind insbesondere ein geringer Bauraumbedarf, ein geringer konstruktiver Aufwand und eine gute Anpassungsfähigkeit der Übertragungsfunktionen zu nennen.
  • Derartige Zugmittelgetriebe können vorzugsweise für den Antrieb des Stellers und/oder für das Aufbringen der Kompensations- bzw. der Anpresskraft für eine zugedrückte Kupplung eingesetzt werden. Neben Getrieben mit konstanter Übersetzung können selbstverständlich auch Getriebe mit nicht linearen Eigenschaften vorgesehen werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass auf Grund der Biegsamkeit der Zugmittel derartiger Getriebe das Umschlingen von Rädern in vorteilhafter Weise zugelassen wird. Dadurch kann eine Umwandlung von Momenten in Zugkräfte oder auch umgekehrt (Rotations-Translations-Wandlung) sowie eine Änderung der Bewegungsrichtung und/oder der Geschwindigkeit (Übersetzung) ermöglicht werden. Die Übersetzung kann hierbei durch die Größe des wirksamen Hebelarmes bestimmt werden. Durch die Formgebung der Räder kann während der Bewegung eine Veränderung der Hebelverhältnisse erreicht werden. Somit ist in vorteilhafter Weise eine Ungleichmäßigkeit der Übersetzung gegeben, d. h. dadurch kann eine nicht lineare Übertragungsfunktion bei Bedarf realisiert werden.
  • Es ist zu berücksichtigen, dass die Zugmittel in der Regel nur Zugkräfte übertragen können und das jederzeit ein Kontakt von Zugmittel und Rad gewährleistet sein sollte.
  • In Fig. 2 werden verschiedene Anordnungen a)-c) von Zugmitteln schematisch angedeutet. Bei der Variante a) in Fig. 2 wird eine gestellfeste Rolle mit umschlingendem Seil bzw. Band mit konstanter Übersetzung gezeigt. Bei der Variante b) ist eine Bandscheibe mit einem festen Seifende vorgesehen. In Variante c) der Fig. 2 ist eine lose Rolle mit beweglichem Rollendrehpunkt dargestellt.
  • In Fig. 3 sind mögliche Varianten a)-g) zur Übersetzungsänderung dargestellt. Insgesamt kann damit durch Änderung der wirksamen Hebelverhältnisse am Rad eine variable Übersetzung ermöglicht werden. Bei Variante a) in Fig. 3 ist eine Bandkurve mit einem einseitig festem Band realisiert. In Variante b) ist eine Bandkurve mit Umkehrlage der Übertragungsfunktion angedeutet. In Variante c) ist eine exzentrische Kreisscheite vorgesehen, bei der eine volle Umlauffähigkeit der Scheibe mit periodischer Übertragungsfunktion vorgesehen ist. In Variante d) ist eine spiralförmige Bandscheibe dargestellt, bei der u. U. kontinuierlich veränderliche Übersetzungen über mehrere Umdrehungen der Scheibe ermöglicht werden. In Variante e) ist eine spiralförmige Wicklung durch Überlagern des Zugmittels auf der Rolle angedeutet. In Variante f) ist ein Band mit u. U. variierender Breite zwischen zwei Scheiben mit wechselndem Zwischenraum vorgesehen, wobei Kegelscheiben oder andere konvexe Formen möglich sind, (n Variante g) ist ein Band zwischen Scheiben mit veränderlichem Abstand dargestellt, wobei z. B. dies durch Kurvengetriebe, Gewindespindeln oder ähnlichem realisiert werden kann.
  • Es ist auch möglich, dass als Zugmittelgetriebe zur Realisierung der Hubbewegungen ein Zugseil auf eine Seilscheibe aufgewickelt wird. Des weiteren kann auch eine Seilscheibe von zwei Seilen, beispielsweise wechselsinnig, umschlungen werden, sodass bei beiden Drehrichtungen der Scheibe an je einem Seilende eine Zugkraft ausgeübt werden kann. Bei diesen Aufbauvarianten kann z. B. ein Schneckenradgetriebe zum Antrieb der Seilscheibe verwendet werden. Die Scheiben können konstante Radien aufweisen und vorzugsweise zentrisch z. B. am Gestell fest gelagert sein, wobei es sich dann um Hubgetriebe mit konstanter Übersetzung handelt. Zur Kompensation dieser Aufbauvarianten kann ein Mechanismus eingesetzt werden, welcher mit nicht linearen Übersetzungen auf das Schneckenrad des Antriebes wirken kann.
  • Auf Grund der genannten Eigenschaften von Zugmittelgetrieben kann diese Anwendung z. B. dazu genutzt werden, dass die Übertragungsfunktion in einem Hubgetriebe an die Kraft-Weg-Kennlinie der Kupplung geeignet anzupasst wird, dass die Kraftwirkung einer Kompensationsfeder über den Bewegungsbereich variiert wird, und/oder dass für eine zugedrückte Kupplung die Wirkung einer Anpressfeder über den Bewegungsbereich konstant gehalten wird.
  • Als Zugmittel können beispielsweise Seile, einzelne Drähte, Spiralen, Schläuche, Bänder, Ketten, Riemen oder andere biegsame insbesondere in Querrichtung flexible Elemente eingesetzt werden.
  • Je nach Wahl des Zugmittels können verschiedene Teilaufgaben gelöst werden, wie z. B. eine Zwangslaufsicherung durch Formschluss (Zahnriemen oder Ketten) bzw. durch Kraftschluss (Keilriemenarten). Darüber hinaus sind weitere Aufgaben, wie z. B. Ersteinstellung und Nachstellungen realisierbar.
  • Gemäß einer möglichen Variante der vorliegenden Erfindung kann ein Aktor mit Bandgetriebe zur Kompensation mit Umkehrlage der Federanlenkung vorgesehen sein, wie dies in Fig. 5 schematisch dargestellt ist. Dabei kann der Motor (1) ein linear übersetztes Getriebe, welches aus einer Schnecke (2), einem Schneckenrad (3) mit einem Ritzel (4) und einer Zahnstange (5) besteht, antreiben. Das Schneckenrad und das Ritzel können ein gemeinsames Teil bilden, d. h. diese Teile verwenden die gleiche Stirnverzahnung. Die Schneckenradwelle kann für eine Hubbewegung um ca. 180° gedreht werden und bewirkt über das Ritzel somit die Verschiebung der Zahnstange.
  • An dem Schneckenrad kann sich seitlich eine Scheibe (6) befinden, um die ein Band (7) oder auch ein Seil oder ein Riemen oder dgl. gelegt ist. Auf das freie Ende des Bandes kann eine Schraubenfeder (8) mit konstanter Steifigkeit wirken. Das Band bzw. Seil kann durch eine Rolle (9) derart gelenkt werden, dass keine Querkräfte auf den Schieber der Federanlenkung wirksam werden und somit keine Reibwirkungen auftreten. Durch die Formgebung der Bandscheibe, d. h. die Kurve der Stirnfläche, ist es möglich, dass eine Anpassung des Kompensationskraftverlaufes erreicht wird. Auf Grund des Abtriebsweges der Zahnstange bzw. der Winkelstellung des Schneckenrades kann ein Moment mit veränderlicher Größe auf das Schneckenrad und weiter auf die Zahnstange übertragen werden. Durch die Form der Bandscheibe kann der wirksame Hebelarm seine Orientierung bei der Bewegung verändern. Es wird somit eine Umkehr der Momentenwirkung erreicht (Lage über Totpunkt). Die Schneckenradwelle muss hierfür derart ausgestaltet werden, dass die Achslinie durchbrochen wird. Eine Lagerung in der Art einer gekröpften Welle kann ebenso vorgesehen sein.
  • Eine andere Variante der vorliegenden Erfindung kann einen Aktor mit Bandgetriebe für das Übersetzungsgetriebe und zur Kompensation beschreiben, wie dies in Fig. 6 schematisch dargestellt ist. Der Motor (1) treibt dabei ein Schneckenradgetriebe (2) an. Das Schneckenrad wird für eine Hubbewegung um ca. 180° gedreht. An dem Schneckenrad können sich zwei Bandscheiben (3) befinden.
  • Eine erste Bandscheibe ist Teil des Übertragungsgetriebes. Das zugehörige Band (4) wird durch eine Umlenkrolle (5) geführt und dient mit seinem freien Ende als Abtrieb. Durch die Form der Bandkurve kann eine Anpassung der Übertragungsfunktion des Getriebes erreicht werden, wobei z. B. eine exzentrische Scheibe mit konstanter Krümmung oder auch ein beliebiges konvexes Profil möglich ist. Bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten des Getriebes in einer Richtung kann bei verzögertem Nachrücken des Abtriebes ein Abheben des Bandes möglich sein. Das Sichern des insbesondere straffen Anliegens des Bandes an der Scheibe kann für diesen Fall durch eine geeignete Einrichtung, wie z. B. einem Bandstraffer, einem federnden Hebel, einer Rolle, oder durch Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Bandkraft erreicht werden.
  • Eine zweite Bandscheibe (6) am Schneckenrad dient mit dem Band (7), der Führungsrolle (8) und der Feder (9) der Kompensation und besitzt hierfür eine Bandkurve mit entsprechender Form. In Fig. 6 ist eine Ausgestaltung vorgesehen, bei der ein Ausgleich der abnehmenden Federkraft durch einen zunehmenden wirksamen Hebelarm vorgesehen ist.
  • Eine weitere Variante der hier vorgestellten Erfindung kann einen Aktor mit Bandgetrieben für das Übersetzungsgetriebe und zur Kompensation mit einer gemeinsamen Bandscheibe für beide Getriebe vorsehen, wie dies auch in Fig. 6 schematisch dargestellt ist. Die Funktionsweise des Getriebes entspricht prinzipiell der Anordnung der vorbeschrieben Variante gemäß Fig. 6. Eine weitere Vereinfachung des Aufbaus kann durch eine gemeinsame Nutzung einer Bandscheibe für beide Funktionen, d. h. für die Übersetzung und die Kompensation, vorgesehen sein. Hierfür können beide Bandgetriebe entweder unterschiedliche Abschnitte der Mantelfläche (bei 180° Drehwinkel möglich), verschiedene Anlenkrichtungen und Richtungssinne und/oder einen Kompromiss einer gemeinsamen Kurvenform aufweisen. In der in Fig. 7 gezeigten Variante werden durch die Umlenkrollen unterschiedliche Abschnitte der Mantelkurven mit entsprechenden Anlenkwinkeln (-90°) genutzt.
  • In Fig. 8 wird eine weitere Variante der hier vorgestellten Erfindung schematisch dargestellt, bei der der Aktor Zugmittelgetriebe für das Übersetzungsgetriebe und für die Anpressfeder aufweist, wobei beiden Getrieben eine lose Rolle zugeordnet ist. Durch den Antriebsmotor (1) wird ein Schneckenradgetriebe (2) betätigt. Seitlich am Schneckenrad kann sich eine Rolle (3) (u. U. zwei getrennte Rollen) befinden, welche exzentrisch zum Schneckenrad mit einem Wälzlager (4) gelagert sind. Die Rolle ist auf zwei Seiten von je einem Seil umschlungen. Jeweils ein Seilende ist im Gestell festgelagert. Eines der freien Seilenden dient als Abtrieb (5). Das zweite bewegliche Seilende (6) nimmt die Zugkraft einer im Gestell (7) abgestützten Feder (8) auf. Durch die Bewegung des Schneckenrades wird die Rollachse auf einer Kreisbahn bewegt. Hierbei wirkt die Rolle als lose Rolle auf die beiden Seile, d. h. die freien Seilenden legen ca. den doppelten horizontalen Weg der Rollachse zurück. Um die Seile in vertikale Richtung zu führen, sind mehrere Rollen (9) vorgesehen.
  • Wenn für beide Seile eine getrennte Rolle vorgesehen wird, kann durch Verschieben des am Gestell gelagerten Abtriebsseilendes (10) eine Ersteinstellung ermöglicht werden. Das Schneckenrad ist in beide Richtungen voll umlauffähig. Die Abtriebsfunktion kann z. B. sinusähnlich sein, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist.
  • Die oben dargestellten Varianten und Ausführungen eines möglichen Zugmittelgetriebes bzw. eines Teilgetriebes können u. U. einzeln oder auch in neuen Kombinationen miteinander verwendet werden. Selbstverständlich ist der Einsatz auch bei anderen Systemkomponenten denkbar.
  • Eine andere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann einen Schaltaktor, insbesonders eines automatisierten Schaltgetriebes, betreffen.
  • Es hat sich gezeigt, dass ein Schaltaktor in der Regel über ein definiertes Spiel im Bereich von 10-20% des Schaltweges von der Neutralstellung bis zu einem vorbestimmten Gang verfügt.
  • Eine vorteilhafte Vereinfachung der Aktorsteuerung kann das Einstellen kraftfreier Ruheposition vereinfachen. Es wurde festgestellt, dass selbst ein defekter, spielbehafteter Aktor in Kombination mit einer sogenannten Schaltrastierung im Getriebe nur geringfügige Funktionseinbussen verursacht. Somit ist bei einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG) nicht unbedingt eine präzise, spielfreie Positionssteuerung durch den Aktor erforderlich.
  • In Fig. 9 ist die Inkrementalposition auf der senkrechten Achse über die Schaltwellenposition dargestellt. Im Idealfall ergibt sich eine Diagonale. Bei einer Kraftaufprägung treten entsprechend der Schaltelastizität Abweichungen von der Diagonalen auf. Demzufolge kann in Fig. 9 das vorliegende Spiel bei dem Schaltaktor quantifiziert werden. Es entspricht danach etwa ± 2 mm.
  • Ein derartiger spielbehafteter Aktor funktioniert nur mit geringen Einschränkungen, welches auf die hier erfindungsgemäß vorgesehene Rastierung zurückzuführen ist. Danach werden die Gänge durch den spielbehafteten Aktor quasi eingeworfen, wobei das "Fangen" und "Halten" durch die vorhandene Rastierung ermöglicht wird. Ein derartiges Aktorkonzept weist den Vorteil auf, dass das Problem der kraftfreien Einstellung der Ruhelage und der dafür notwendigen Ruhelagen- Adaptation gelöst wird.
  • Eine weitere Ausgestaltung der hier vorgestellten Erfindung kann eine Parkfunktion, insbesondere bei einem automatisierten Schaltgetriebe betreffen.
  • Üblicherweise verfügen automatisierte Getriebe-Systeme über einen Wählhebel mit dem entweder der Gang manuell gewählt oder aber der Modus eingestellt wird. Der Wählhebel kann bei verschiedenen Fahrzeugen unterschiedlich ausgeführt werden. Jedoch verfügen alle Fahrzeuge über einen Modus N. Dieser Modus steht für Neutral, d. h. in diesem Modus wird die Neutralstellung bei einem automatisierten Schaltgetriebe eingelegt. Das bedeutet, dass das Fahrzeug in diesem Modus keine Parkfunktion aufweist und somit das Fahrzeug unbeabsichtigt bewegt werden kann.
  • Des weiteren ist der Fall denkbar, dass das Fahrzeug im Neutralmodus abgestellt wird, aber anschließend der Wählhebel unbeabsichtigt in eine andere Stellung gebracht wird, sodass der Fahrer beim Verlassen des Fahrzeuges annehmen könnte, dass ein Gang eingelegt ist, obwohl dies nicht der Fall ist.
  • Um diese vorgenannten Situationen zu vermeiden, ist gemäß der hier vorgestellten Erfindung vorgesehen, dass die Parksperre auch im Modus N, also in der Neutralstellung, vorgesehen wird. Dazu kann bei vorbestimmten Situationen ein Gang z. B. der 1. Gang eingelegt werden. Dabei sollten folgende Bedingungen berücksichtigt werden, damit in der Neutralstellung ein Gang eingelegt werden darf:
    Zündung aus
    2. Motordrehzahl gleich null
    3. Getriebedrehzahl gleich null.
  • Weiterhin kann als Bedingung vorgesehen werden, dass die genannten Bedingungen für ein vorbestimmtes Zeitintervall vorliegen, bevor ein Gang eingelegt werden kann.
  • Die Parkfunktion kann z. B. deaktiviert werden, d. h. der Gang kann herausgenommen werden, wenn die Zündung eingeschaltet ist, die Betriebsbremse getreten wird und/oder sich der Wählhebel in der Stellung N befindet. Nur in diesen Fällen ist überhaupt eine Anlasserfreigabe vorgesehen. Es kann sinnvoll sein, die Parkfunktion dahingehend zu erweitern, dass die Parkfunktion unabhängig von der Stellung des Wählhebels immer dann aktiviert wird, wenn die oben genannten Bedingungen erfüllt sind.
  • Der erste Gang kann insbesondere auch dann eingelegt werden, wenn sich der Wählhebel beim Abstellen des Fahrzeuges in der Stellung R (Rückwärtsgang) befindet und dieser nicht eingelegt werden kann, weil die Zähne der Zahnräder genau aufeinander stehen. Somit wird die Parkfunktion sicher aktiviert und das Wegrollen des Fahrzeuges verhindert.
  • Eine andere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann eine erweiterte Parksperrfunktionalität betreffen. Insbesondere bei der Steuerung des elektronischen Kupplungsmanagements kann eine sogenannte Parksperrfunktion realisiert werden. Mit Hilfe dieser Funktion kann die Kupplung geschlossen werden, sobald die Steuerung den Zustand "Zündung aus" erkennt. Durch die geschlossene Kupplung kann das Fahrzeug bei eingelegtem Gang gegen Wegrollen gesichert werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass bei einem Anhaltevorgang, bei dem die Zündung bereits ausgeschaltet ist und das Fahrzeug noch nicht steht, das Schließen der Kupplung extrem unkomfortabel vorgenommen wird, weil der Motor quasi angeschleppt wird. Demzufolge kommt das Fahrzeug stotternd zum Stehen.
  • Demnach kann gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen werden, die Bedingungen für die Parksperrfunktion geeignet zu erweitern, um die vorgenannten Situationen zu vermeiden.
  • Es kann z. B. vorgesehen sein, dass die Kupplung nur dann geschlossen werden darf, wenn zusätzlich zur Bedingung "Zündung aus" z. B. folgende Bedingung ebenfalls erfüllt ist:
    n-Getriebe ≤ Grenzwert,
    wobei der Grenzwert vorzugsweise den Wert Null annimmt. Dabei kann vorgesehen werden, dass die Kupplung unabhängig von der Getriebedrehzahl geschlossen wird, wenn die Fahrertür geöffnet wird.
  • Durch die Bedingung "Getriebezahl gleich Null" kann sichergestellt werden, dass das Fahrzeug nahezu steht. Demzufolge kann die Kupplung ohne weiteres sehr schnell bzw. schlagartig geschlossen werden. Dabei kann die Geschwindigkeit zum Schließen der Kupplung bei der Parksperrfunktion z. B. größer als v = 10 mm/sec sein.
  • Selbstverständlich können auch noch andere Bedingungen bei der Betätigung der Parksperrfunktion berücksichtigt werden.
  • Eine weitere Ausgestaltung der hier vorliegenden Erfindung kann eine Optimierung des Schaltkraftverlaufs, insbesondere bei einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG), vorsehen.
  • Es ist möglich, dass bei einem automatisierten Schaltablauf eine zusätzliche vorgespannte Feder benutzt wird, wie dies auch in Fig. 10 dargestellt ist. Diese Feder kann während der Synchronisierungsphase gespannt werden, um die in der Feder gespeicherte Energie nach der Synchronisierung zu verwenden, um die Endlage möglichst schnell zu erreichen.
  • Erst nach dem Synchronisieren wird das System entsperrt. Falls in der Feder zuviel Kraft gespeichert wurde, kann diese überschüssige Kraft dazu führen, dass beim Entsperren eine zusätzliche Drehbewegung des Antriebsstranges bewirkt wird. Zwischen der Schiebemuffe und der Einspurverzahnung entsteht eine zusätzliche Drehzahl- und Phasendifferenz, welche u. U. zu heftigen Schlägen zwischen den Zähnen der Zahnräder führen kann, welche sich akustisch durch entsprechende Geräusche bemerkbar machen können.
  • Demzufolge kann gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die auf die Schiebemuffe wirkende Kraft beim Entsperren reduziert wird.
  • Es ist z. B. möglich, dass eine parallel zur Schaltelastizität angeordnete Reibeinrichtung verwendet wird, die durch die relative Verschiebung zwischen der Aktorseite und der Getriebeseite (Verformung der Feder) angesteuert wird, wie dies auch in Fig. 11 angedeutet ist. Solange eine gewisses Ausmass an Verformung nicht überschritten wird, wirkt die Reibeinrichtung z. B. nicht. Danach kann ein Kontakt zwischen einem an einer Seite befestigten Keil und an einem an der anderen Seite befestigten elastischen Element entstehen, welcher bei weiterer Verformung der Feder immer stärker an den Keil angepresst wird. Auf diese Weise entsteht die verformungsabhängige Reibung. Die Form des Keils bestimmt den Zusammenhang zwischen der Verformung der Feder und der dabei entstehenden Reibung. Selbstverständlich sind auch andere geeignete konstruktive Ausgestaltungen der Reibeinrichtung möglich, um die überschüssige Kraft der Feder zu kompensieren.
  • Durch die Reibeinrichtung entsteht eine neue Kennlinie der Feder, welche eine deutliche Hysterese aufweist. Es wird jetzt mehr Kraft benötigt, um die Feder zu verspannen, und beim Entspannen der Feder wird im Bereich von hohen Kräften weniger Kraft an die Schiebemuffe weitergeleitet. Dadurch kann das System weicher entspannt und die unangenehmen Geräusche vermieden werden.
  • In Fig. 12 sind die Kennlinien der Feder ohne und mit der Reibeinrichtung dargestellt. Die Phasendifferenz zwischen der Schiebemuffe und der Einspurverzahnung beim Beginn des Einspurens ist zufällig. Deswegen wurde eine Simulation für verschiedene Phasendifferenzen durchgeführt, die gleich (0.1, 0.2, . . ., 0.9) multipliziert mit dem Winkel zwischen den Zähnen vorgegeben wird.
  • Die dabei sich ergebenden Simulationsergebnisse sind in Fig. 13 dargestellt. Dabei stellen die einzelnen Säulen die Impulshöhe in der Einheit Ns beim Zusammenstoßen der Schiebemuffe mit dem Losrad dar. Die grau unterlegten Impulssäulen stellen jeweils das System mit vorgespannter Feder dar, wobei die dunklen Säulen die Impulshöhe des Systems mit vorgespannter Feder und Reibeinrichtung darstellen. Das Verhältnis der mittleren Impulse beträgt etwa 0.68. Die Federkennlinie mit Hysterese ermöglicht eine Verringerung um ca. 30%.
  • Eine weitere Ausgestaltung der hier vorliegenden Erfindung betrifft eine Entsperrerkennung bei einem Schaltvorgang eines automatisierten Schaltgetriebes (ASG). Insbesondere kann ein Verfahren zur Entsperrerkennung bei einem ASG- Schaltvorgang vorgesehen werden.
  • Eine in der Synchronstrategie realisierte Entsperrerkennung basiert auf der Geschwindigkeit des Schaltmotors. Um das Entsperren zu erkennen, muss die Geschwindigkeit des Schaltmotors zunächst unter eine bestimmte Grenze sinken. Dadurch wird sichergestellt, dass die Synchronposition tatsächlich erreicht ist. Wenn danach die Geschwindigkeit wieder über eine zweite Grenze ansteigt, bedeutet dies, dass die Synchronisierung abgeschlossen und damit entsperrt ist. Der Zustand wird auf "Einspuren/Endlage anfahren" umgeschaltet.
  • Für Kräfte unterhalb der Ansprechschwelle der Schaltelastizität funktioniert diese Strategie völlig ausreichend und zuverlässig. Oberhalb der Ansprechschwelle der Schaltelastizität kann die Geschwindigkeit des Schaltmotors aufgrund des zusätzlich möglichen Weges nicht mehr genau definiert werden. Obwohl die Schiebemuffe an der Synchronisierung steht, kann der Schaltmotor gegen die Schaltelastizität loslaufen und so die Entsperrstrategie täuschen.
  • Bei der Kraftsteuerung (VH. Status.Mode = R_SOLLWERT_STROM) lässt sich die Gegenkraft folgendermaßen berechnen:


    wobei
    Vi = Aktorgeschwindigkeit am letzten Schritt,
    Interrupt = die Zeit zwischen den Aufrufen der Routine,
    mAktor = J E-Mot i2ges = die auf translatorische Bewegung bezogene Trägheit des E-Motor
  • Das Ziel der Berechnung der Gegenkraftabschätzung ist folgendes Ereignis zu detektieren:
    Der E-Motor bewegt sich gegen sinkende Kraft und die Kraftsenkung während eines Schrittes oder zweier Schritte ist im Vergleich zur Sollkraft wesentlich (Entsperren kommt).
  • Die Entsperrerkennung anhand der Abschätzung der Gegenkraft wurde im Rahmen der Funktion WaitSynchron() implementiert. Der Ablauf der Entsperrerkennung ist der Fig. 14 zu entnehmen.
  • Die lokale Variable entsper_koef wird als Maß der Kraftsenkung benutzt, die Aussage für deren Berechnung wurde aufgrund der Messergebnisse angepasst. Weitere Details sind aus den Fig. 15 bis 17 zu entnehmen.
  • In Fig. 15 wird der Ablauf der Initialisierung dargestellt. Die Verzweigung dient dazu, den letzten Wert der Sollkraft mit physikalischem Vorzeichen abzuspeichern, und eine falsche Entsperrerkennung im zweiten Schritt zu vermeiden, weil der letzte und der vorletzte Wert der Kraftabschätzung noch nicht berechnet wurde.
  • In Fig. 16 wird die Berechnung der Entsperrbedingungen dargestellt. Die erste Bedingung ist eine redundante Positionsbedingung (Bewegt sich E-Motor in Richtung Endlage?). Die zweite Bedingung überprüft, ob der E-Motor sich dabei beschleunigt. Die dritte Bedingung überprüft, ob die Gegenkraftsenkung innerhalb des letzten Schrittes wesentlich ist (Falls ja ⇐ Entsperrt).
  • In der Fig. 17 wird die Speicherung der aktuellen Werte dargestellt. Die Sollkraft wird mit physikalischem Vorzeichen gespeichert. Die aktuellen Werte werden gespeichert, um die Berechnung der Kraftabschätzung und der Entsperrbedingungen im nächsten Schritt zu ermöglichen.
  • Die folgenden Fig. 18 bis 20 zeigen Messungen an einem 63 kW Prüftand mit einem vorbestimmten Getriebe, einem B1 Steuergerät und einem B2 Aktor.
  • Dargestellt sind:
    VH_ist_x und n_get_s: Weg des Schaltmotors und Getriebeeingangsdrehzahl.
    V_EM1 und U_EM1: Geschwindigkeit und Spannung für den Schaltmotor.
    F_s, F_VH sol_neu und F_Absch: am Schaltfinger gemessene Kraft, Kraftvorgabe und Abschätzung der Gegenkraft (bei beiden Wirkungsgrad von 0.7 berücksichtigt).
  • Zunächst werden Schaltungen mit geringer Synchronkraft betrachtet. In Fig. 18 ist eine 2-1 Schaltung mit einer Synchronkraftvorgabe von 300 N und einer Motordrehzahl von 2500 1/min. dargestellt. Die Gegenkraft wird nur im Zustand "Synchronisieren" berechnet, da diese Abschätzung nur während der Kraftsteuerung möglich ist. Die Gegenkraft entspricht im wesentlichen der Sollkraft. Nur Abweichungen der Schaltmotorgeschwindigkeit von Null verursachen Schwankungen der berechneten Gegenkraft. Das Entsperren auf Seiten der Hardware ist am Abfall der gemessenen Kraft deutlich zu erkennen. Drei bis vier Interrupts später sinkt die berechnete Gegenkraft deutlich ab und das Entsperren wird von der Software erkannt. Mit der Zustandsumschaltung endet die Berechnung der Gegenkraft und der fetzte Wert bleibt stehen.
  • Aus dem Verlauf der Geschwindigkeit des Schaltmotors wird deutlich, dass die Entsperrerkennung anhand der Geschwindigkeit in diesem Fall mit gleicher Qualität möglich ist.
  • Nun werden Schaltungen mit hoher Synchronkraftvorgabe betrachtet. In Fig. 19 ist eine 2-1 Schaltung mit 800 N Synchronkraftvorgabe dargestellt. Die Entsperrerkennung beruht auf der Geschwindigkeit des Schaltmotors. Der Schaltmotor kommt zunächst fast zum Stehen. Die Kraft am Schaltfinger liegt dabei knapp über der Ansprechschwelle der Schaltelastizität. Beim Umschalten auf die Kraftsteuerung mit 800 N Zielsynchronkraft kann der Schaltmotor in dem zusätzlichen Weg, den die Schaltelastizität zulässt, wieder loslaufen. Diese kleine Geschwindigkeitszunahme reicht aus, die Entsperrerkennung zu täuschen. In der Folge wird zu früh auf "Einspuren/Endlage anfahren" umgeschaltet und die Synchronisierung wird mit 14 V am Schaltmotor abgeschlossen.
  • Die Entsperrerkennung der in Fig. 20 dargestellten Schaltung beruht auf der abgeschätzten Gegenkraft und erfolgt zum richtigen Zeitpunkt. Zunächst bleibt der Schaltmotor wieder bei einer Kraft am Schaltfinger von rund 600 N stehen (Folge der Begrenzung der Anfahrgeschwindigkeit auf 100 mm/s). Mit Erhöhung der Sollkraft auf die Zielkraft von 800 N läuft der Motor gegen die Schaltelastizität wieder los. An der Gegenkraft ist zu erkennen, dass diese Beschleunigung gegen eine ansteigende Kraft stattfindet und die Synchronisierung also noch nicht abgeschlossen ist. Erst am Ende der Synchronisierung sinkt die Gegenkraft deutlich und das Entsperren wird erkannt. Die Überhöhung der Istkraft ist Folge der zunehmenden Geschwindigkeit, mit der der Schaltmotor die Schaltelastizität durchfährt und schließlich die Blockstufe erreicht.
  • Der Verlauf der Schaltkraft ist in der dargestellten Schaltung noch nicht zufriedenstellend. Bei der korrekt arbeitenden Entsperrerkennung können aber Maßnahmen getroffen werden, die diese Überhöhung der Istkraft verhindern. So ist z. B. eine rampenförmige Steigerung der Kraftvorgabe von der Reibungskompensation bis zur Zielkraft denkbar. Dadurch kann verhindert werden, dass der Aktor beim Durchfahren der Schaltelastizität zuviel kinetische Energie aufnimmt.
  • Damit kann eine verbesserte Synchronstrategie angegeben werden, um einen Schaltvorgang bei einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG) weiter zu optimieren. Demzufolge wird die Gegenkraftabschätzung für die Entsperrerkennung geeignet benutzt, wie dies auch in Fig. 21 dargestellt ist. Der Algorithmus enthält einen abzustimmenden Parameter K_ENTSPER_KOES. Es kann eine zuverlässige Entsperrerkennung bei einem Wert des vorgenannten Parameters von 0,2 für kleine Synchronkräfte und bei einem Wert des vorgenannten Parameters von 0,4 für große Synchronkräfte erreicht werden. Selbstverständlich kann der Parameter auch andere geeignete Werts annehmen.
  • Eine weitere Ausgestaltung dar vorliegenden Erfindung betrifft eine automatisierte Kupplung und/oder ein automatisiertes Getriebe, insbesondere den Wirkbereich der automatisierten Kupplung.
  • Insbesondere bei einem automatisierten Kupplungssystem mit zugedrückter Kupplung kann ein Verschließen vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass eine Kraft gegen die Kupplungsfeder aufgebracht wird. Demnach muss bei jedem Schließvorgang der Kupplung eine entsprechende Kraft aufgebracht werden. Die entsprechende Kennlinie der Feder steigt dabei idealisiert gegen unendlich. In Fig. 21 ist beispielhaft eine Federkennlinie für eine zugedrückte Kupplung schematisch dargestellt.
  • Es hat sich gezeigt, dass eine Wegvorgabe in vorbestimmten Bereichen möglicherweise nicht erreicht werden kann, da die aufzubringende Kraft zu hoch ist. Wenn der Kupplungsweg über eine Aktorik verstellt wird, kann beispielsweise eine Wegregelung eine ständige Abweichung zwischen der einzustellenden Wegvorgabe (Skuppsoll) und dem aktuellen Weg (SkuppIst) vorsehen und deshalb kontinuierlich der Aktorik Energie zuführen.
  • Es ist z. B. möglich, dass sich ein Eintreten in diesen Zustand dadurch vermeiden lässt, dass die möglichen Bereichsgrenzen entsprechend abgelegt und angepasst werden. Beispielsweise können zwei mögliche Anpassungsbedingungen genannt werden. Zum einen ist es möglich, das im normalen Fahrmodus eine Position nicht erreicht werden kann und ein unerwarteter Stillstand eintritt. Dann wird der neue maximal mögliche Weg hinterlegt. Zum Vergleich, ob der hinterlegte maximale Verfahrweg gültig ist, wird ein vorbestimmter Modus eingeleitet, der durch gezieltes Verfahren den maximal möglichen Weg überprüft und gegebenenfalls anpasst.
  • Es ist auch denkbar, dass dieser Wirkbereich der Verstelleinheit insbesondere komplett durch ein hinterlegtes Profil, z. B. durch eine Kennlinie oder dgl., beschrieben wird. Dies setzt aber voraus, dass jeder Punkt dieser Kennlinie erreicht werden kann. Beim System mit zugedrückter Kupplung kann es jedoch Bereiche geben, die nicht erreicht werden können, aber in der Kennlinie trotzdem beschrieben sind. Der Verstelleinheit könnte deshalb dauerhaft Energie zugeführt werden, da versucht wird diesen Punkt zu erreichen.
  • Deshalb wird beim Eintreten der ständigen Abweichung zwischen dem einzustellenden Weg und dem aktuellen Weg entweder die Aktorik abgeschaltet, welches ein Liegenbleiben bedeutet, oder der einzustellende Weg wird auf den aktuellen Weg korrigiert, um somit ebenfalls eine Ende der Bestromung der Verstelleinheit zu erreichen. Bei dieser Vorgehensweise geht jedoch die Information über den tatsächlichen Wirkbereich verloren.
  • Eine andere Möglichkeit eine Anpassung des Wirkbereiches für eine automatisierte Kupplung zu erreichen, kann gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht werden, dass eine Steuerungsstrategie vorgesehen wird, bei der der einzustellende Sollbereich nach einem hinterlegten Profil berechnet und anschließend diese berechnete Position durch im Betrieb festgestellte Grenzen limitiert wird. Dabei ist es jedoch erforderlich, dass kein Sensorfehler erkannt wird.
  • Dies bedeutet, dass zum Vermeiden von einer Überlastung der Aktorik nicht einstellbare Wege vermieden werden. Insbesondere dadurch das ständig der maximale reale Wirkweg bekannt und auch gegebenenfalls angepasst wird. In bestimmten Situationen kann eine Überprüfung des maximalen Wirkweges vorgenommen werden.
  • Diese Steuerungsstrategie beinhaltet zum einen eine Anpassung während des normalen Verfahrmodus, wenn trotz Energiezufuhr ein Stillstand der Bewegung erkannt wird und eine ständige Differenz zwischen der Wegvorgabe und dem realen Weg besteht.
  • Eine mögliche Ausgestaltung dieser Steuerungsstrategie ist in Fig. 22 in Form eines Ablaufdiagramms dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung wird zunächst ein neuer einzustellender Wirkweg (SkuppSoll) ermittelt und dieser danach mit den hinterlegten Bereichsgrenzen verglichen. Bei Überschreiten der Grenzen kann der Wirkweg dadurch limitiert werden. Anschließend wird die Aktorik entsprechend verfahren. Sobald ein vorzeitiger Stillstand auftritt, kann die Position, bei der dieser Stillstand auftritt, als neue Bereichsgrenze abgelegt werden.
  • In Fig. 23 ist der Signalverlauf für das Ausführungsbeispiel in Fig. 22 schematisch dargestellt.
  • Des weiteren wird zur Anpassung an den Wirkbereich ein bestimmter Betriebsmodus eingeleitet. In diesem Modus wird der Wirkbereich durchfahren und somit bestimmt, wie dies auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel in Fig. 24 vorgesehen ist. Demnach ist im Fig. 24 eine alternative Ausgestaltung für einen Ablauf zur Anpassung in einem speziellen Modus dargestellt.
  • In Fig. 25 ein zweites Ausführungsbeispiel für den Signalverlauf zum Anpassen in einem speziellen Modus schematisch angedeutet. In diesem Modus wird der Wirkbereich ausgeweitet.
  • Es könnte zur Erkennung des Anschlages vorgesehen sein, dass die vorgeschlagene Steuerstrategie eine Strommessung durchführt. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten bzw. Maßnahmen zur Erkennung des Anschlages denkbar.
  • Beim Schließen der Kupplung kann nach dem ersten erkannten Stillstand die Energiezufuhr erhöht werden, um steigende Gegenkräfte zu kompensieren. Falls das Vertrauen in die aktuelle Stellerposition nicht ausreichend ist, kann vorgesehen werden, dass in Abhängigkeit der Bereichsgrenzen die Energiezufuhr beschränkt wird. Beispielsweise könnte bei einer aktuellen Position, welche sich nur bis auf wenige Prozent von dem Bereichsgrenzwert unterscheidet, die Energiezufuhr stark reduziert werden.
  • Besonders vorteilhaft ist bei der vorgeschlagenen Steuerstrategie gemäß der hier vorliegenden Erfindung, dass bei Stillstand der Wirkbewegung trotz Energiezufuhr die Aktorik nicht abgeschaltet wird, sondern die Bereichsgrenzen derart angepasst werden, dass die Aktorik nicht in Bereiche verfahren wird, in denen diese abgeschaltet werden muss.
  • Diese vorgeschlagene Steuerstrategie kann unter anderem bei der Steuerung des elektronischen Kupplungsmanagement einer automatisierten Kupplung und/oder bei der Steuerung eines automatisierten Schaltgetriebes zum Einsatz kommen.
  • Eine andere Ausgestaltung der hier vorgestellten Erfindung kann eine geeignete Drehwinkelvergrößerung bei dem Schaltmotor, insbesondere eines automatisierten Schaltgetriebes, vorsehen. Insbesondere kann diese Drehwinkelvergrößerung oberhalb einer vorbestimmten Vorspannung durchgeführt werden.
  • Es ist möglich, dass eine Dämpfungseinrichtung zum Abfangen von Momentenspitzen vorgesehen wird. Beispielsweise kann ein Torsionsdämpfer oder dergleichen als Dämpfungseinrichtung vorgesehen werden, der eine kleine Steigung bei hoch vorgespannten Druckfedern aufweist. Selbstverständlich können auch andere geeignete Dämpfungseinrichtungen vorgesehen werden.
  • Nachfolgend werden konstruktive Details der Schaltelastizität beschrieben, wobei zunächst mit der Krafteinleitung begonnen wird. Das Drehmoment wird vom Schneckenrad auf die Schaltelastizität übertragen. Hierfür können vorzugsweise Verzahnungen und Mitnahmeelemente verwendet werden. Diese Elemente können einteilig oder auch mehrteilig ausgebildet sein.
  • Beide Teile können eine Verzahnung, wie z. B. eine Kerb- oder Evolentenverzahnung, aufweisen, welche axial oder radial angeordnet ist, wie dies in Fig. 26 angedeutet ist. Des weiteren können diese Teile auch mittels einer Teilwellenverbindung, Polygonverbindung oder Passfederverbindung miteinander verbunden werden.
  • An der Mitnehmerscheibe karin als Erhöhung oder Vertiefung (z. B. durch eine Bohrung) ein Mitnahmeelement vorgesehen sein. Am Schneckenrad befindet sich das entsprechende Gegenstück dazu. Die Verbindung kann in axialer Richtung getrennt werden, wie in Fig. 27 durch die beiden Darstellungen angedeutet ist. Es ist auch möglich, dass das Schneckenrad und die Mitnehmerscheibe einteilig ausgebildet sind, wie in Fig. 28 angedeutet ist.
  • Zur Erreichung der Elastizität können federnde Elemente vorgesehen werden. Es ist denkbar, dass z. B. Druckfedern verwendet werden, wobei die Druckfedern vorzugsweise konzentrisch angeordnet sind und in Umfangsrichtung wirken. Selbstverständlich ist auch der Einsatz von anderen Federelementen, wie z. B. Schenkelfedern, Gummielemente, Spiralfedern oder dgl., möglich.
  • Die Einzelteile der Schaltelastizität können auf verschiedenste Weise miteinander verbunden werden. Es ist z. B. möglich, dass eine Rastverzahnung verwendet wird, bei der die Mitnehmerscheibe und die Gegenscheibe durch eine entsprechende Anzahl von Nasen mit einem Hinterschnitt verbunden sind und durch eine entsprechende Verzahnung gegen axiales Lösen gesichert werden, wie in Fig. 29 durch die beiden Einzeldarstellungen und durch die zusammengesetzte Darstellung angedeutet ist.
  • Es ist denkbar, dass z. B. eine einteilige Ausgestaltung vorgesehen ist. Dabei kann das Ritzel und der Nabenflansch beispielsweise durch Spritzgießen oder dgl. herz gestellt werden. Die Mitnehmerscheibe und Gegenscheibe kann z. B. durch entsprechende Anzahl von Nasen mit einem Hinterschnitt verbunden werden, wie in Fig. 30 angedeutet ist. Dabei ist es möglich, dass die Mitnehmerscheibe und die Gegenscheibe durch entsprechende Anzahl von Nasen mit einem Hinterschnitt verbunden sind und dazu gegen ein axiales Lösen geeignet verstiftet sind.
  • Es ist auch denkbar, dass eine mehrteilige Ausgestaltung vorgesehen wird, bei der z. B. das Schneckenrad, die Schaltelastizität und das Ritzel als zweiteilige Ausführung vorgesehen wird, wie in Fig. 31 angedeutet ist.
  • Das Element zur Kraftausleitung kann mit dem Nabenflansch auf verschiedenste Art und Weisen verbunden sein. Beispielsweise ist es möglich, dass eine formschlüssige Steckverbindung, ein kraftschlüssiger Querpressverband, eine Schraubenverbindung, eine Vernietung, eine formschlüssige Verbindung durch Umspritzen bzw. Eingießen oder dgl. vorgesehen wird. Eine formschlüssige Verbindung durch Umspritzen bzw. Eingießen ist beispielhaft in Fig. 32 angedeutet.
  • Bei der Kraftausleitung kann vorgesehen sein, dass die Betätigungskraft von dem Nebenflansch auf Elemente der kinematischen Kette übertragen werden. Hierfür können z. B. Stirn- bzw. Kegelzahnräder verwendet werden. Dabei ist es möglich, dass ein koaxial, um den Nabenflansch angeordnetes Ritzel vorgesehen wird, welches in ein Rad, welches den Abtrieb bildet, eingreift. Es ist denkbar, dass bei dem Rad und/oder bei dem Ritzel die Verzahnung nur zumindest Segmentweise vorgesehen wird. Die Verzahnung von dem Rad und dem Ritzel können zum Erreichen einer vorbestimmten Übertragungscharakteristik vorzugsweise als Unrund-Räder ausgebildet sein. Das Abtriebsrad ist mit weiteren Betätigungselementen der kinematischen Kette verbunden oder auch mit ihnen einstückig ausgebildet.
  • Hierbei ist es möglich, dass als Stirnzahnrad ein koaxiales, um den Nabenflansch angeordnetes Ritzel verwendet wird, welches in eine Zahnstange, welche den Abtrieb bildet, eingreift. Es ist auch möglich, dass ein Planetengetriebe verwendet wird, welches koaxial zum Nabenflansch angeordnet ist, wobei das Sonnenrad, das Hohlrad und der Planetenträger mit dem Nabenflansch verbunden ist. Des weiteren kann auch ein Exzenterhebel als Kurbelschleifenmechanismus verwendet werden. Der koaxial zum Nabenflansch angeordnete Exzenterhebel kann in den Abtrieb eingreifen, wobei der Abtrieb als ein Bauteil vorgesehen ist. Der Exzenterhebel kann z. B. einen Finger aufweisen, mit dem er z. B. in eine Nut des Abtriebbauteils eingreift. Es ist auch möglich, dass der Exzenterhebel eine Nut aufweist, in die ein Finger des Abtriebbauteils eingreift.
  • Es ist auch denkbar, dass ein Exzenterhebel als Koppelgetriebe vorgesehen wird, bei dem der koaxial zum Nabenflansch angeordnete Exzenterhebel über ein Koppelgetriebe auf das Abtriebsglied wirkt. Die Gelenke des Koppelgetriebes können z. B. als Kugelkopf-Kugelpfanne ausgebildet sein.
  • Es ist auch denkbar, dass ein Spindeltrieb verwendet wird, welcher koaxial zum Nabenflansch angeordnet ist. Die Spindelmutter kann mit dem Nabenflansch verbunden sein und die Spindel kann den Abtrieb bilden. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrt Anordnung möglich.
  • Die Bauteile der Kraftausleitung können z. B. durch Stanzen oder Feinschneiden, eventuell in Kombination mit (Umformungen, durch Kaltmassivumformungen, durch Warmumformungen, durch Napf-Tiefziehen, und/oder Sintern hergestellt werden. Selbstverständlich können auch noch andere Herstellungsverfahren verwendet werden.
  • Die Seitenteile und der Nabenflansch der Schaltelastizität können z. B. aus Thermoplast, wie z. B. PA, PEEK, PBT, PAA oder dgl., aus Duroplaste, aus Kunststoff mit Modifikationen für größere Wärmebeständigkeit, aus Kunststoff mit Füllstoffen, wie z. B. Glasfasern, Kohlefasern oder dgl., hergestellt werden. Des weiteren sind auch Ausführungen aus Stahl, wie in Fig. 33 gezeigt, oder aus Stahl/Kunststoff, wie in Fig. 34 gezeigt, möglich. Bei einer Kombination von Stahl und Kunststoff ist es z. B. möglich, dass der Nabenflansch aus Stahl und die Seitenteile aus Kunststoff ausgebildet sind.
  • Bei der Schaltelastizität können Sonderfunktionen vorgesehen werden. Die Schaltelastizität kann deshalb Formelemente zur Darstellung dieser Sonderfunktionen aufweisen. Es ist z. B. möglich, dass die Dichtfläche für einen Radialwellendichtring beispielsweise aus Kunststoff oder aus Stahl vorgesehen wird, wie dies bei einem eingespritzten Blechring vorgesehen ist. Des weiteren ist die Aufnahme einer Dichtung möglich. Darüber hinaus können Lüftungsschlitze zum Luftdurchlass bei Druckhalteprüfungen vorgesehen werden.
  • Es ist auch denkbar, dass Kammern für Schmierstoffdepots verwendet werden. Schließlich ist es auch möglich, dass Anschlagflächen zur Begrenzung des Bewegungsbereiches der kinematischen Kette vorgesehen werden, welche z. B. ein fehlerhaftes Handling vermeiden können.
  • Eine andere mögliche Ausführungsform der Schaltelastizität ist in Fig. 35 schematisch dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die Schaltelastizität in das Schneckenrad integriert. Aus dem Schneckenrad-Grundmaterial können Biegefedern und Anschlagelemente ausgebildet werden, wie dies auch in Fig. 35 angedeutet ist.
  • Eine andere Ausgestaltung der hier vorgestellten Erfindung kann eine Erkennung der Elastizität der Schaltaktorik bei einem automatisierten Schaltgetriebe-System vorsehen.
  • Es hat sich gezeigt, dass für einen sicheren Betrieb des automatisierten Schaltgetriebe-Systems die Kenntnis der Elastizität der Schaltaktorik insbesondere in Schaltrichtung vorteilhaft ist. Diese kann z. B. während einer Inbetriebnahme oder während des Fahrbetriebes erkannt bzw. gelernt werden.
  • Im Rahmen einer Inbetriebnahme sowie im laufenden Fahrbetrieb, insbesondere bei speziellen Fahrsituationen, kann die Größe der Elastizität der Schaltaktorik bestimmt werden. Hierzu kann ein Getriebeanschlag angefahren werden und anschließend durch eine Spannungssteigerung am Getriebemotor von 0 V an, die resultierende Verdrehung der Ankerwelle analysiert werden. Als Getriebeanschlag kann vorzugsweise eine Ganggasse dienen, welche eine ausgeprägte Ecke innerhalb der Getriebegeometrie aufweist.
  • Durch das Anfahren eines Getriebeanschlages kann sicher gestellt werden, dass die resultierende Verdrehung der Ankerwelle durch eine Relativbewegung auf Grund der Systemelastizität hervorgerufen wurde. Im Getriebe ist durch den Anschlag keine Bewegung möglich. Durch die Auswertung der Ansteuerspannung und der relativen Verdrehung können entsprechende Rückschlüsse auf die Elastizität des Systems vorgenommen werden. Diese Messung kann während einer Inbetriebnahme, z. B. bei der Endmontage am Ende des Montagebandes oder während des Fahrbetriebs bei eingelegtem Gang durchgeführt werden. Sofern die Federkennlinie der Schaltelastizität sich über die Lebensdauer des Systems verändert, kann durch wiederholte zyklische Messungen z. B. eine Adaption dieser Werte aufgebaut werden. Selbstverständlich sind auch andere geeignete Maßnahmen möglich, um die Elastizität der Schaltaktorik zu erlernen.
  • Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann eine geeignete Ansteuerung eines Kupplungstellers bei einer automatisierten Kupplung und/oder bei einem automatisierten Schaltgetriebe vorsehen.
  • Es hat sich gezeigt, dass eine Ansteuerung des Kupplungsstellers erforderlich ist, um diesen in seiner Soll-Position zu halten, welche durch Gegenkräfte bei verschiedenen Kupplungen beeinflussbar ist.
  • Es kann für den Kupplungssteller, insbesondere bei einem elektronischen Kupplungsmanagement, in vorbestimmten Fahrsituationen eine Mindestbestromung des Kupplungsstellers durchgeführt werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise sicher gestellt werden, dass ein Herausdrücken aus der Soll-Position verhindert wird, auch wenn der Soll-Positionswert erreicht wurde und somit die Lageregelung abgeschaltet ist.
  • Die Höhe der Bestromung kann von den Kräfteverhältnissen im Gesamtsystem und somit auch von der verwendeten Kupplung abhängen. Um z. B. vorliegende fertigungsbedingte Streuungen geeignet zu berücksichtigen, kann im Rahmen einer Inbetriebnahme für einige ausgewählte Punkte der Kupplungskennlinie die notwendige Bestromung bestimmt werden. Dies kann z. B. dadurch vorgesehen sein, dass eine bestimmte Position angefahren wird und anschließend die Lageregelung abgeschaltet sowie eine Mindestbestromung eingeschaltet wird. Sofern die Soll-Position durch die Gegenkräfte nicht gehalten werden kann, ist es möglich, diesen Zyklus zu wiederholen, wobei nach dem Abschalten des Lagereglers die Mindestbestromung erhöht werden kann.
  • Diese Prozedur kann solange wiederholt werden, bis eine ausreichend große Mindestbestromung ermittelt wird, bei der sicher gestellt wird, dass die Soll-Position auch bei abgeschaltetem Lageregler gehalten werden kann.
  • Diese ermittelten Werte können dann für die verwendeten Komponenten spezifische Daten darstellen und dann während des Fahrbetriebes in Abhängigkeit der Kupplungsposition verwendet werden.
  • Selbstverständlich sind auch andere Maßnahmen zur Bestimmung einer Mindestansteuerung für den Kupplungsaktor möglich, um ein Herausdrücken aus der Soll- Position zu verhindern. Diese Maßnahmen sind vorzugsweise bei allen automatisierten Schaltgetrieben und bei automatisierten Kupplungen in vorteilhafter Weise einsetzbar.
  • Eine andere Ausgestaltung der hier vorgestellten Erfindung kann eine Verwendung von geeigneten Steckern zur Kontaktierung von Schalt- und/oder Wählmotoren bei der Getriebeaktorik eines automatisierten Schaltgetrieben vorsehen.
  • Bei einem automatisierten Schaltgetriebe werden vorzugsweise zwei Elektromotoren eingesetzt. Dabei kann ein Elektromotor die Wählbewegung und der andere Elektromotor die Schaltbewegung bewirken. Die Motoren können darüber hinaus auch noch andere Funktionen, wie z. B. die Betätigung der Kupplung bei einem 2- Motoren-ASG, erfüllen. Die Verbindung der beiden Motoren zum Steuergerät bzw. zum Leitungsteil erfordert für beide Motoren im Prinzip die gleiche Verkabelung und den gleichen Stecker.
  • Es hat sich gezeigt, dass bei den Steckern häufig eine Farbcodierung und/oder eine spezielle Form vorgesehen wird, um Vertauschung bei der Montage ausschließen zu können. Dabei ist es jedoch möglich, dass Mehrkosten durch die spezielle Ausgestaltung der Stecker auftreten können und darüber hinaus kann sich die Montage verlängern.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann deshalb vorgesehen sein, beide Stecker und auch ihre Gegenstücke exakt gleich auszugestalten und erst nach dem Verbinden der Stecker z. B. bei einer Neuinbetriebnahme durch einen in der Steuerung ablaufendes Programm den jeweiligen Steuergeräteanschluss dem richtigen Motor zuzuordnen.
  • Dazu kann ein geeigneter Algorithmus, wie in Fig. 36 schematisch angedeutet, vorgesehen sein. Bei diesen Algorithmus wird zunächst einer der beiden Motoren von der Montagestellung, welche normalerweise der Neutralstellung entspricht, in beide Richtungen so weit Verfahren, bis jeweils ein Anschlag erreicht wird. Demnach wird bei diesem Algorithmus ein Verfahren des Motors in zwei Bewegungsrichtungen vorgenommen. Danach wird wieder die Ausgangsposition erreicht und der zweite Motor auf ähnliche Art und Weise angesteuert. Aus der Kenntnis der Bewegungsmöglichkeiten in die beiden genannten Richtungen kann dann ermittelt werden, welcher Steuergeräteanschluss welchen Motor bzw. welche Bewegungsrichtung ansteuert.
  • Es ist auch möglich, dass ein Austasten des H-Schaltbildes, wie in Fig. 37 angedeutet, erfolgt, wenn die Anfangsposition nicht genau bekannt ist. Dabei muss jedoch beachtet werden, das u. U. die Gangendlagen nicht erreicht werden. Dies ist deshalb möglich, weil verschiedene mögliche Stellungen der Schaltverzahnungen vorgesehen sind. Selbstverständlich sind auch andere Verfahren zum Austesten der Kontaktierungen möglich, bei denen auf eine Codierung der Stecker verzichtet werden kann.
  • Wenn der genannte Tastvorgang nur bei einer Inbetriebnahme durchgeführt wird, kann es möglich sein, dass ein Abziehen und Vertauschen der Stecker ohne Neuinbetriebnahme, z. B. bei einem Werkstattaufenthalt oder dgl., nicht detektiert wird. Deshalb kann, in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, das bei jedem Einschalten des Steuergerätes ein derartiger Tastvorgang durchgeführt wird. Dieser Tastvorgang kann auch vereinfacht werden, wenn die letzte Stellung des automatisierten Schaltgetriebes vor dem Ausschalten des Steuergerätes abgespeichert wird. In diesem Fall kann, je nach Stellung, ein verkürzter Tastvorgang stattfinden, bei dem zunächst die gespeicherte Position verifiziert und gleichzeitig die Bewegungsrichtung der Motoren kontrolliert wird, wie dies auch schematisch in Fig. 38 angedeutet ist. Bei der Verwendung von Inkremental-Wegmesssystemen ist ein derartiger Abgleich beim Hochlaufen des Steuergerätes sogar erforderlich.
  • Eine weitere Ausgestaltung der hier vorgestellten Erfindung kann die Kontaktierung von Motoranschlüssen eines elektrischen Zentralausrückers und/oder die Verschaltung von vorbestimmten Sensoren bei einem Getriebesystem betreffen.
  • Insbesondere sollte darauf geachtet werden, dass die Kontaktierung der Spulenanschlüsse mit möglichst geringen Platzbedarf und geringen Kosten erreicht wird.
  • Für den Aufbau des Motors können zwölf Wicklungsenden miteinander verbunden werden. Außerdem können drei sogenannte HALL-Sensoren platziert werden und entsprechend verschaltet werden. Durch den Einsatz einer mehrlagigen Leiterplatte kann dies auf einfachste Weise erfolgen. Dadurch wird eine exakte mechanische Positionierung der HALL-Sensoren, eine Verbindung aller Wicklungsenden und auch die Schaffung eines Anschlussfeldes zur Verkabelung ermöglicht.
  • Dazu ist in Fig. 39 ein entsprechendes HALL-Sensoren Anschlussschema mit entsprechenden Motoranschlüssen schematisch dargestellt. In Fig. 40 ist eine mögliche Ausgestaltung einer Motoranschlussplatte dargestellt.
  • Eine andere Ausgestaltung der hier vorliegenden Erfindung kann eine Erkennung beispielsweise eines Schaltfingerbruchs bei einer Schaltaktorik eines automatisierten Schaltgetriebes und geeignete Maßnahmen betreffen.
  • Bei einem Getriebe mit Innenschaltung werden jeweils die benachbarten Schaltgabeln gegenseitig gesperrt, d. h. bei eingelegtem ersten Gang kann der Rückwärtsgang sowie auch die Schaltgabel 3/4 nicht geschaltet werden. Bei geschalteter Schaltgabel 3/4 sind dann beide benachbarten Schaltgabeln 1/2 und 5 gesperrt.
  • Darüber hinaus kann auch ein Getriebe mit Außenschaltung und integrierter innen liegender Schaltkulisse verwendet.
  • Bei einem Getriebeaktor mit einem Schaltfinger für die Vorwärtsgänge werden sämtliche Vorwärtsgänge mit einem Schaltfinger geschaltet. Ein separater Schaltfinger wird nur für den Rückwärtsgang benutzt.
  • Bei einem Getriebeaktor mit zwei Schaltfingern für die Vorwärtsgänge wird einer der Schaltfinger zum Schalten eines Gangpaares verwendet und der andere Schaltfinger zum Schalten der restlichen Vorwärtsgänge und dem Rückwärtsgang benutzt.
  • Bei einem Getriebeaktor mit äußerer Anbindung an das Getriebe erfolgt der Schaltvorgang des angebauten Getriebeaktors z. B. über Koppelstangen zwischen dem Getriebeaktor und dem Getriebe. Somit findet kein Eingriff in das Getriebe statt.
  • Bei einem Getriebeaktor mit integrierter Schaltkulisse im Dom besteht keine Möglichkeit einen Bruch des Schaltfingers über die Getriebeinternen Anschläge in den Gangendlagen zu erkennen (Kerbstift in der Schaltkulisse bildet die Aktoranschläge). Hierbei kann eins Detektion eines Bruchs des Schaltfingers beispielsweise über Software bzw. Fahrzeugmessgrößen erfolgen.
  • Eine mögliche Variante zur Erkennung eines Bruchs des Schaltfingers kann im Stand bei laufendem Motor des Fahrzeuges durchgeführt werden. Dabei wird bei erkanntem Gang, d. h. bei Anschlag an den Kerbstift in der Schaltkulisse bzw. der Aktorendlage, die Kupplung bis auf den Tastpunkt geschlossen, welches als Tastpunktermittlung bezeichnet wird. Falls es dabei zu keiner Erhöhung des Motormomentes kommt, wird ein Fehler erkannt.
  • Eine weitere Variante einer Detektion kann während der Fahrt nach einem Gangwechsel vorgesehen sein. Dabei wird die Detektion über das Motormoment und/oder die Motordrehzahl durchgeführt. Selbstverständlich können auch andere Fahrzeugkenngrößen dabei berücksichtigt werden. Aus dem jeweils vorhanden bzw. vorliegenden Motormoment lässt sich eine erwartete Motordrehzahl berechnen. Es kann vorgesehen sein, dass wenn diese nicht mit der tatsächlich auftretenden Drehzahl übereinstimmt, ein Fehler erkannt wird.
  • Beispielsweise kann dies wie folgt durchgeführt werden:
    Während des normalen Fahrbetriebes wird nach einem korrekt durchgeführten Gangwechsel ein Motormoment aufgebaut. Dabei kommt es zu einer Beschleunigung des Fahrzeuges. Bei einem Bruch des Schaltfingers wird jedoch ein Gang fälschlicher Weise nicht eingelegt, wodurch es bei einem weiter anliegendem Pedalwert zu einem Wegtouren des Motors kommt.
  • Es ist auch denkbar, dass die Detektion über das Motormoment und/oder über die Raddrehzahl (Fahrzeuggeschwindigkeit) erfolgt. Aus der Motordrehzahl und den jeweils eingelegten Gang wird eine erwartete Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Falls es zu einer Abweichung der Fahrzeuggeschwindigkeit kommt, welches durch den Vergleich der tatsächlichen und der errechneten Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgen kann, wird ein Fehler erkannt. Diese Detektion kann nur bei einem abgeschlossenen Gangwechsel und einer geschlossenen Kupplung erfolgen.
  • Bei dieser Möglichkeit der Detektion kann eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden. Diese Plausibilisierung kann z. B. über einen Faktor X, welcher sich aus dem Quotienten von Motordrehzahl und Raddrehzahl ergibt, erfolgen. Ändert sich dieser Faktor nach einem durchgeführten Gangwechsel so kann ein Fehler gesetzt werden.
  • Bei einem Getriebeaktor ohne Schaltkulisse im Dom besteht die Möglichkeit, einen möglichen Bruch des Schaltfingers über die Inkrementalmessung zu detektieren. Hierbei kann die jeweilige Position des Fingers mit dem im Kupplungsteller hinterlegten Geometriedaten verglichen werden. Bei einer zu großen Abweichung zwischen der Ist-Position und der Soll-Position (Geometriedaten im Steller) wird ein Fehler gesetzt. Dies gilt für Getriebe mit Innenschaltung sowie für Getriebe mit Außenschaltung und innenliegender Kulisse.
  • Bei einem Getriebeaktor mit äußerer Anbindung an das Getriebe besteht ebenfalls die Möglichkeit, den Bruch eines Verbindungselementes zum Getriebe über die Inkremental-Wegmessung der Schaltmotoren zu erkennen. Dabei kann wiederum die jeweilige Position des Fingers mit den im Kupplungssteller hinterlegten Geometriedaten verglichen werden. Bei einer zu großen Abweichung zwischen der Ist-Position und der Soll-Position (Geometriedaten im Teller) wird ein Fehler gesetzt. Dies gilt für Getriebe mit Innenschaltung sowie für Getriebe mit Außenschaltung und innenliegender Kulisse.
  • Nach der Detektion eines Bruchs eines Schaltfingers werden gemäß der hier vorgestellten Erfindung geeignete Maßnahmen vorgesehen. Bei einem Getriebeaktor mit einem Schaltfinger kann z. B. ein Signalisieren des Fehlers im Display, z. B. durch ein blinkendes F, und/oder durch Verlassen des normalen Betriebsmodus, z. B. vom Fahrmodus in den shut-down-Modus, sowie ein Rücksetzten des Fehlers, wie z. B. bei Erreichen des normalen Betriebszustandes bzw. Fahrzustandes, welches jedoch nur über Löschen des Fehlerspeichereintrages erfolgen kann, vorgesehen werden.
  • Bei einem Getriebeaktor mit zwei Schaltfingern kann bei Erkennung eines Bruchs eines Schaltfingers eine Signalisierung des Fehlers im Display, z. B. durch ein blinkendes F, und/oder ein Verlassen des normalen Betriebsmodus, z. B. vom Fahrmodus in eine Ersatzstrategie, vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass bei der Anfahrt ein kleinstmöglicher Gang vorgewählt bzw. eingelegt wird.
  • Bei Getriebeaktoren mit zwei getrennten Schaltfingern für die Vorwärtsgänge könnte ein bedingter Gangwechsel zugelassen werden. Dies könnte dadurch vorgesehen werden, dass wenn der Schaltfinger 1 (Gang 1/2) gebrochen ist, ein Gangwechsel in die Gänge 3, 4, 5 sowie in den Rückwärtsgang möglich wäre. Des weiteren wäre denkbar, dass, wenn der Finger 2 (Gang 3/4 und 5/R) gebrochen ist, ein Gangwechsel in den ersten und zweiten Gang zugelassen werden könnte.
  • Als mögliche Maßnahmen könnte auch eine Rücksetzung des Fehlers bei Erreichen des normalen Betriebszustandes bzw. Fahrzustandes möglich sein. Dies ist jedoch nur möglich, wenn der Fehlerspeichereintrag gelöscht wird.
  • Bei einem Getriebeaktor mit äußerer Anbindung können als Maßnahmen bei Erkennung eines Bruches eines Schaltfingers z. B. folgende Maßnahmen vorgesehen werden:
    Signalisieren des Fehlers im Display, z. B. durch blinkendes F
    Verlassen des normalen Betriebsmodus (z. B. Wechsel vom Fahrmodus in eine Ersatzstrategie)
    bei Bruch des Verbindungselementes zum Getriebe in Wählrichtung könnte ein bedingter Gangwechsel zugelassen werden. Bei der Anfahrt könnte z. B. ein kleinstmöglicher Gang vorgewählt bzw. eingelegt werden.
    Bei Bruch des Verbindungselementes zum Getriebe in Schaltrichtung könnte die Shut-down-Funktion vorgesehen werden.
  • Rücksetzen des Fehlers bei Erreichen des normalen Betriebszustandes bzw. Fahrzustandes, jedoch nur durch Löschen des Fehlerspeichereintrages.
  • Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung betrifft einen Kupplungsaktor, insbesondere für ein unterbrechungsfreies Schaltgetriebe (USG).
  • Im allgemeinen lässt sich ein Kupplungsaktor auch für beliebige Kombinationen von Kupplungen einsetzten. Jedoch ist er für das USG-Kupplungssystem besonders geeignet, da ein Steller mit drei Grundpositionen für zwei Kupplungen vorgesehen ist. Ebenso ist die Anwendung für die Betätigung einer einzelnen Kupplung, z. B. einer zugedrückten, zugezogenen, aufgezogenen oder aufgedrückten Kupplung möglich.
  • Für das USG-System ist die Verwendung einer Kombikupplung vorgesehen. Diese besteht z. B. aus einer SAC (selbsteinstellende Kupplung) für den Anfahrvorgang und einer zugezogenen Kupplung für die Lastschaltungen. Um die Größe des Elektromotors im Kupplungsaktor zu reduzieren, ist eine Kompensation erforderlich, die den wechselnden Kraftrichtungen gerecht wird.
  • Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, dass für eine Darstellung der gewünschten Kraftkennlinie die Kombination einer Feder mit einem Getriebe (Übertotpunktfeder u. a.) verwendet wird. Eine andere Variante der Erfindung kann vorsehen, dass die Nutzung einer Federform mit entsprechender Kraftcharakteristik eingesetzt wird.
  • Beispielsweise kann ein Federblechband vorgesehen sein. Die Kraft wird durch den Biegewiderstand hervorgebracht und kann durch die Breite des Bandes beeinflusst werden. Weiterhin kann durch zwei gegeneinander wirkende Federn erreicht werden, dass in den beiden Endlagen des Aktors eine jeweils gegensätzliche Kraftrichtung bewirkt wird, wie dies auch in Fig. 41 dargestellt ist.
  • Für das USG ist die Verwendung einer sogenannten Kombikupplung vorgesehen. Diese besteht aus einer SAC für den Anfahrvorgang und einer zugezogenen Kupplung für die Lastschaltungen. Dieses Kupplungssystem kann z. B. drei Grundpositionen aufweisen:


  • Es ist von Vorteil bei der Kombikupplung, dass diese drei Stellungen mit einem Ausrücklager realisiert werden können. Es ist somit auch nur ein Kupplungsaktor notwendig.
  • Um die erforderliche Größe des Elektromotors im Kupplungssteller zu reduzieren, kann jedoch eine Kompensation erforderlich sein, die den wechselnden Kraftrichtungen gerecht wird.
  • In Fig. 42 ist eine Schnittdarstellung einer Kombikupplung und eine Kennlinie der Betätigungskraft über den Ausrückweg schematisch dargestellt.
  • Als Kompensationsfeder kann vorzugsweise ein ebenes Blechband eingesetzt werden. Das Band kann um eine Walze gelegt sein und die Übertragung zwischen der drehenden Walze und dem Abtriebsschieber ermöglichen, wie in Fig. 43 angedeutet. Beim Auf- bzw. Abwickeln des Bandes an der Walze wird das Material gebogen bzw. entspannt. Die Größe der auftretenden Kräfte ist vom Material (E-Modul) und dem Querschnitt abhängig. Ist die Dicke des Bandquerschnittes konstant, hängt die Federwirkung von der Breite des Bandes an der jeweiligen Biegestelle ab. Wenn z. B. bei der Bewegung die Breite zunimmt, kann die Federwirkung erhöht werden.
  • Das Band wird derart um die Walze gelegt, dass zwei freie Enden auf dem Abtriebsschieber befestigt werden können. Es treten dann zwei Biegestellen mit gegensätzlichen Kraftwirkungen auf. Die Zusammenwirkung dieser Kräfte geht aus Fig. 41 hervor.
  • Problematisch kann die Einschränkung der Kompensationskraft durch die Biegespannung des Bandmaterials sein:
    Bsp.:
    Banddicke: 0,25 mm
    Bandbreite max.: 100 mm
    Walzenradius: 25 mm
    Biegespannung: 1300 N/mm2
    max. wirkende Kompensationskraft 60 N
    Übersetzung zum Ausrücklager: 4
    max. wirkende Kompensationskraft am Ausrücklager: 240 N
  • Es ist möglich, dass die Kompensationskraft gesteigert wird, wenn z. B. zwei Blechbänder übereinandergelegt werden. Die Reibverluste durch die Verschiebung zwischen den beiden Bändern beim Abrollen lassen sich z. B. durch ein zwischengelegtes Gleitmaterial (Gleitfolie o. a.) verringern. Die auftretenden Verlustleistungen sind aufgrund der geringen Relativwege klein. Fig. 44 zeigt eine Anordnung mehrerer Federbänder zur Verstärkung der Kompensationskraft mit einer Gleitfolie zwischen den Bändern.
  • Die Möglichkeit, dass durch die Breite des Blechbandes Einfluss auf die Federkennlinie genommen wird, soll durch die folgenden Figuren verdeutlicht werden.
  • In Fig. 45 ist eine lineare Kennlinie dargestellt, bei der eine geringe Kompensationskraft im Kraftmaximum der SAG Kupplung gegeben ist.
  • In Fig. 46 ist eine nichtlineare Kraftkennlinie dargestellt, bei der eine bessere Abstimmung auf Kennlinien beider Kupplungen möglich ist. Ein Nulldurchgang der Kraft kann u. U. nicht in der Mittelstellung (u. a. Ersteinstellung) erfolgen.
  • In Fig. 47 ist eine gestufte Kennlinie dargestellt, bei der eine bessere Abstimmung auf Kennlinien der Kupplung und ein Nulldurchgang der Kraft in Mittelstellung möglich ist. Des weiteren ist diese Kennlinie unsensibel gegen Kennlinienveränderungen.
  • In den Fig. 45 bis 47 die Kräfte durch folgende Linien dargestellt:
    ----------- Kupplungsbetätigungskraft
    - - - - - - Kompensationskraft
    . . . . . . . result. Betätigungskraft.
  • In Fig. 48 sind Ausgestaltungen der Federbleche entsprechend den Federkennlinien der Fig. 45-47 dargestellt, wobei a) einer linearen Kennlinie, b) einer nichtlinearen Kennlinie und c) einer gestuften Kennlinie entspricht.
  • Weitere Formen der Kennlinien können durch die Gestalt des Blechquerschnittes erreicht werden. Zu berücksichtigen ist, dass die Kompensation für eine einzige Kupplung oder auch für anders ausgestaltete Kupplungssysteme realisiert werden kann.
  • In der folgenden Fig. 49 soll eine konstruktive Ausgestaltungsmöglichkeit angedeutet werden. Besonders vorteilhaft ist hierbei die konstruktive Anordnung der Schnecke des Antriebsmotors zu der Walze. Weiterhin sind in den Abtriebsschieber zwei hydraulische Geberzylinder integriert.
  • Weitere Anordnungsmöglichkeiten können gemäß der vorliegenden Erfindung darin gesehen werden,
    dass anstelle eines Abtriebsschiebers ein bogenförmiges Segment oder eine Walze für eine drehende Abtriebsbewegung eingesetzt wird,
    dass die An- und Abtriebsseite des Kompensationsmechanismus (Schieber als Antrieb) vertauscht werden.
  • Selbstverständlich sind auch noch andere Ausgestaltungen denkbar.
  • Eine andere Ausgestaltung der hier vorgestellten Erfindung kann ein Getriebesteuergerät im Wählhebel betreffen. Um eine erhöhte Modularität insbesondere des ASG Getriebes zu erreichen und den Getriebeanbau der Aktoren zu erleichtern (Packagebauweise) macht es Sinn, dass das Getriebesteuergerät weggebaut wird. Dabei soll der Verkabelungsaufwand möglichst gering sein. Beispielsweise kann die Getriebesteuerung in das Motorsteuergerät integriert werden.
  • Automatische Getriebesysteme, zu denen insbesondere ASG, USG und Doppelkupplungsgetriebe, aber auch Startergeneratorlösungen und Minimalhybride gezählt werden, umfassen Getriebe, Aktoren und auch Bedienelemente als Fahrerinterface.
  • Es ist möglich, dass das komplette Getriebesteuergerät im Kupplungsaktor vorgesehen ist. Neben vielen Vorteilen ergeben sich damit aber auch Aufgaben hinsichtlich der Schwingungs- und Temperaturfestigkeit sowie der Packagebauweise beim Getriebeanbau.
  • Es ist denkbar, dass ein von den Aktoren und dem Getriebe weggebautes Steuergerät verwendet wird. Die Aktorikmodule können dann entweder zu:
    Reinen Aktor-Sensor-Modulen und/oder
    Aktor-Sensor-Leistungselektronik-Modulen
    werden.
  • Das Getriebesteuergerät könnte dann z. B. in vorteilhafter Weise in den Wählhebel integriert werden. Diese Lösung hätte u. a. zwei wesentliche Vorteile:
    Das Motorsteuergerät wäre (bis auf Softwarefunktionalität und Kalibrierung) für verschiedene Getriebevarianten identisch und fürs Handschaltgetriebe auch nicht überdimensioniert.
  • Der Wählhebel beinhaltet ohnehin schon Elektronik, die dann im Getriebesteuergerät integriert wäre. Damit könnte die Schnittstelle Getriebesteuerung - Wählhebel hardwaremäßig vereinfacht werden.
  • Dabei ist es grundsätzlich egal, ob die Leistungsendstufen für die Getriebeaktoren im Steuergerät oder in den Aktoren integriert sind. Eine mögliche konstruktive Ausgestaltung ist in Fig. 50 schematisch dargestellt.
  • Selbstverständlich sind auch andere konstruktive Ausgestaltungen möglich, um das Getriebesteuergerät geeignet unterzubringen.
  • Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann eine z. B. die Schaftzeit verkürzende Zusatzvorrichtung für ein automatisiertes Schaltgetriebe (ASG) vorsehen.
  • Die Schaltzeit bei einem automatisierten Schaltgetriebe ist wegen der Zugkraftunterbrechung einer der komfortkritischen Parameter. Eine theoretisch optimale ASG-Aktorik müsste die Synchronkraft im einzulegenden Gange sofort nach dem Herausnehmen des auszulegenden Ganges aufbauen. In der Praxis hat sich gezeigt, dass dies für eine Schaltung "ohne Wählen" unmöglich ist, weil sowohl die Kraft zum Herausnehmen als auch die Synchronkraft durch eine Schiebemuffe übertragen wird. Die Bewegung der Schiebemuffe bis zur Synchronposition kann nicht beliebig kurz andauern, da die Elektromotorleistung der Aktorik beschränkt ist. Bei der Schaltung "mit Wählen" handelt es sich um zwei verschiedene Schiebemuffen. Das bietet eine große potenzielle Zeitersparnis. Diese Zeitersparnis kann durch minimale Aktorikänderungen ermöglicht werden.
  • Es ist z. B. möglich, dass zwischen dem Schaltmaul und dem Schaltfinger eine geeignete Zusatzvorrichtung platziert wird, welche bei der Schaltung "mit Wählen" den Synchronkraftaufbau sofort nach dem Herausnehmen des Ganges ermöglicht. Auf diese Weise lässt sich die Schaltzeit in vorteilhafter Weise verkürzen. Nachfolgend wird eine weitere Ausgestaltung der Erfindung beschrieben, bei der eine doppelseitig wirkende Kompensation z. B. mit einer Druckfeder ermöglich wird.
  • Es hat sich gezeigt, dass insbesondere für eine sogenannte Kombikupplung, welche insbesondere für ein unterbrechungsfreies Schaftgetriebe vorgesehen ist, ein gemeinsamer Aktor z. B. zwei Kupplungen wechselnd betätigt. Bei dieser Ausgestaltung ist eine Kompensation vorteilhaft, um die Aktorkräfte gering zu haften. Es ist möglich, dass durch eine je nach Betätigungsrichtung wechselnde Lagerung zunächst eine der Bewegung entgegen wirkende Kraft erzeugt wird. Nach einem Weg, der von der Länge des Hebels und dem Abstand der beiden Lagerungsstellen abhängt, kann sich die Lastrichtung umkehren, sodass die Bewegung im weiteren verstärkt wird. Für die entgegengesetzte Bewegungsrichtung gilt für eine symmetrische Anordnung das gleiche. In Fig. 51 wird eine derartige Anordnung schematisch dargestellt, wobei hier eine Kompensation mit einer Druckfeder ermöglicht wird.
  • Eine Kennlinie der Kompensationseinrichtung ist in Fig. 52 schematisch dargestellt.
  • Die Betätigung einer Kombi-Kupplung - wie sie z. B. für ein USG vorgesehen ist - erfordert eine Kompensation in beiden Wirkrichtungen. Die wird erforderlich, da aus einer möglichst kraftfreien mittleren Lage eine Kupplung aufgezogen und in die andere Richtung zugedrückt wird (oder auch aufdrücken und zuziehen).
  • Nachfolgend wird eine mögliche Anordnung einer Druckfeder gezeigt, die diese Aufgabe erfüllt. Die wesentliche Schwierigkeit besteht darin, in der Nullage einen stabilen Zustand vorzusehen, um die Lage (möglichst ohne Kraft) zu erhalten. Selbstverständlich sind auch andere Maßnahmen denkbar, um eine Kompensation zu erreichen.
  • Insbesondere für eine Kombi-Kupplung wird eine Kompensation gesucht, die in beide Richtungen Kompensationskräfte aufbaut. Eine solche Kupplung kann z. B. zur wechselseitigen Betätigung zweier Kupplungen mit einem Aktor eingesetzt werden. Daher ist idealer Weise der Zustand, der im Fahrzyklus am häufigsten auftritt, auf möglichst niedrigem Kraftniveau, idealer Weise ohne Kraft, zu realisieren. In einer favorisierten Variante kombiniert man eine Kupplung, die lastfrei geschlossen ist, mit einer Kupplung, die durch aktive Kräfte geschlossen wird.
  • Zur Verminderung der vom Aktor aufzubringenden Lasten kann z. B. eine (Teil- )Kompensation zweckmäßig sein. Dazu eignet sich eine Feder mit der Charakteristik eines Durchschlags. Jedoch ist es möglich, dass die Nulllage eine instabile Lage sein kann. Deshalb sollte die Feder(n) derart angeordnet werden, dass eine stabile Lage um den Nullpunkt gegeben ist. Alternativ werden mechanische Ergänzungen gezeigt, die eine Art Rastierung um die Nulllage herum gewährleisten können. Dabei können mögliche Unterscheidungsmerkmale der Varianten die Verwendung von Druck- und/oder Zugfedern sowie deren Anzahl bestimmen.
  • Eine mögliche Variante wird in Fig. 53 erläutert, wobei hier eine Kompensation durch eine Druckfeder erreicht wird. Ein geometrisches Ersatzbild mit den wichtigsten Parametern wird darin gezeigt. Dies dient als Grundlage einer abschätzenden Berechnung, wobei die jeweils gewählten Daten fiktiv sind.
  • Durch eine je nach Betätigungsrichtung wechselnde Lagerung wird zunächst eine der Bewegung entgegen wirkende Kraft erzeugt. Nach einem Weg, der von der Länge des Hebels und dem Abstand der beiden Lagerungsstellen abhängt, kehrt sich die Lastrichtung um, so dass die Bewegung im weiteren verstärkt wird. Für die entgegengesetzte Bewegungsrichtung z. B. bei einer symmetrischen Anordnung gilt dies analog.
  • Für die Druckfeder kann eine axiale Führung vorgesehen sein, um ein Ausknicken zu verhindern. Die Führung kann sowohl durch ein in der Feder angeordnetes Rundprofil als auch durch eine zylindrische Hülle um die Feder herum realisiert werden, wie dies in Fig. 54 angedeutet ist.
  • Zur Ermittlung der Kennlinie der Feder werden zunächst die geometrischen Beziehungen aufgestellt, um dann Kräfte und Moment zu bestimmen.
  • In Fig. 55 werden verschiedene Konfigurationen für die Entwicklung einer geometrischen Beschreibung gezeigt. Mit den eingeführten Größen erhält man die Beziehungen für die Berechnung.
  • Die dritte Darstellung in Fig. 55 zeichnet sich dadurch aus, das der Hebelarm der Druckfeder bezüglich der Rotation verschwindet. Die ist also der Punkt der Kraftumkehr. Der dazugehörige Winkel kann aus den geometrischen Größen ermittelt werden.


  • In Abhängigkeit des Wegs s ergeben sich die Winkel und Längen aus:


  • In Fig. 56 sind die Hebelarme eingezeichnet, die zur Bestimmung der Momente benötigt werden. Mit der Ausgangslänge der Feder kann schließlich die Federkraft errechnet werden. Im letzten Schritt wird die Kraft an der Schub-/Zugstange ermittelt:


  • Mit den oben genannten Beziehungen wird beispielhaft eine Kennlinie einer Kompensationsfeder berechnet, welche in Fig. 57 dargestellt ist.
  • Nicht gezeigt sind unsymmetrische Varianten, bei den die Kräfte in beiden Richtungen unterschiedlich verlaufen. Dazu sind mehrere Maßnahmen denkbar:
    Unterschiedliche Höhen der Lagerungsstellen, die die wirksamen Hebelarme der unterschiedlichen Betätigungsrichtungen ändern Unterschiedliche Abstände der beiden Lagerungsstellen, gemessen von der senkrechten Verlängerung der Feder in der Ruhelage Schräger Einbau der Druckfeder, wobei der Winkel zur Vertikalen kleiner sein muß, als der durch die Hebellängen und Lagerungsabstände gegebene Winkel (Erhaltung der Kraftumkehr).
  • Selbstverständlich können die Variationen auch miteinander kombiniert werden.
  • Eine Feder mit nicht-linearer Charakteristik kann die gezeigten Effekte verstärken oder abmildern.
  • Durch Einführen eines axialen Spiels kann der Punkt, an dem die Kraft kompensiert wird, zu einem Bereich ausgedehnt werden. Da nach der Änderung der Kraftrichtung sich die Anlage in diesem Spielbereich ändert; kann in vorteilhafter Weise eine Fixierung in der Endlage vorgesehen werden.
  • Dazu kann eine einfache Mechanik eingesetzt werden, die in ähnlicher Weise bei Wasserpumpenzangen verwendet wird. Ein wesentliches Grundprinzip ist dabei die Kombination einer Translations- und einer Rotation-Bewegung.
  • Wenn das in Fig. 58 gezeigte Spiel durchlaufen wird, liegt der Stift am Ende an. Durch weitere Bewegung wird die Rotation des die Führung tragenden Teils bewirkt. Durch die Rotation wircl dann bewirkt, dass der Stift aufgrund der Verdrehung gehalten wird. Kommt es in Folge der weiteren Betätigung zur Umkehr der Kraftrichtung, erfolgt eine Anlage innerhalb der Rundung.
  • Das vorgenannte Prinzip karin auch für eine alternative Lagerung des Hebels herangezogen werden. Eine solche Variante ermöglicht einen größeren Schwenkbereich des Hebels.
  • Wie in Fig. 59 gezeigt, werden Führungen an beiden Lagerstellen ergänzt. Die Feder ist in dieser Variante über einen Bolzen in einer Bohrung gelagert.
  • Nachfolgend wird eine weitere Variante der hier vorgestellten Erfindung angegeben, bei der eine Funktionsüberwachung, insbesondere für ein automatisiertes Schaltgetriebe (ASG), vorgesehen ist.
  • Ein Teil der ASG-Funktionsüberwachung hat die Aufgabe, dass das Fahrzeug vor ungewolltem Losrollen bewahrt wird, wenn der Fahrer das Fahrzeug abgestellt und bereits verlassen hat. Beispielsweise kann dieser Fehler an Bewegung der ASG-Aktorik, nachdem die Zündung aus gestellt ist, erkannt werden. Andererseits hat sich aber gezeigt, dass es gerade, nachdem die Zündung aus ist, noch zu Kontrollbewegungen und zum Aktivieren der Parksperre durch Schließen der Kupplung kommen kann. Demzufolge sollte der Zeitpunkt zur Aktivierung der Überwachung auf ungewolltes Losrollen für die ASG-Funktionsüberwachung geeignet bestimmt werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung der hier vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ein aktoransteuerungsabhängiger Zustandsautomat zur Aktivierung der Parksperrüberwachung, insbesondere bei ASG-Funktionsüberwachungen, vorgesehen werden. Vorzugsweise kann dies dadurch erreicht werden, das neben den beiden Zündungssignalen, welche entweder über den sogenannten CAN und/oder über eine Direktverdrahtung gesendet werden können, zusätzlich die Ansteuerung der ASG-Aktoren verwendet wird, um den Zeitpunkt zur Aktivierung der Überwachung zu bestimmen. Es kann vorgesehen sein, dass erst wenn beide Zündungssignale den Zustand "aus" anzeigen und die Ansteuerung aller Aktoren für eine einstellbare Zeit Null ist, ein unzulässiges Lösen der Parksperre überwacht wird. Die Überwachung kann z. B. beendet werden, sobald eines der Zündungssignale wieder den Zustand "ein" anzeigen.
  • Es ist denkbar, dass die Überwachung erst dann begonnen wird, wenn beide Zündungssignale den Zustand "aus" anzeigen und eine einstellbare konstante Zeit verstrichen ist. Dies ist schematisch in Fig. 60 angedeutet.
  • Ein Vorteil besteht darin, dass die variable zeitliche Aktivierung der Überwachung enger gefasst werden kann, als bei einer konstanten zeitlichen Vorgabe. Demzufolge dürfte diese Überwachung im Betrieb selbst und gegen Änderungen in der Funktionssoftware robuster sein. Des weiteren ist eine Speicherplatz sparende Programmierung möglich.
  • Darüber hinaus sollte beachtet werden, dass auch ein schleichendes Öffnen der Kupplung (Ansteuerung nach "Zündung aus" ungleich Null) zum Aufheben der Parksperre führen kann, nachdem der Fahrer das Fahrzeug verlassen hat, ohne dass die Funktionsüberwachung einen Fehler erkennt. Dies sollte in vorteilhafter Weise in die vorgesehene Überwachung mit einfließen.
  • Die vorgeschlagene Funktionsüberwachung kann selbstverständlich auch in die ASG-Software mitintegriert werden.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der hier vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ein Kräftegleichgewicht zwischen einer Kombinationsfeder im Aktor und einer Tellerfeder der Kupplung bestimmt werden. Dabei können insbesondere die Auswirkungen von Amplitude, Frequenz, Rampenform (Soll-Weg) oder dergl., auch auf den Energiehaushalt des Aktors betrachtet werden.
  • Es besteht die Annahme, dass der Aktor bei hohen Frequenzen, d. h. z. B. bei einer Soll-Weg-Frequenz ab ca. 16 Hertz, und geeigneter Amplitudenvorgabe sich um einen Punkt einpendelt, welcher das Kräftegleichgewicht zwischen beispielsweise einer Kompensationsfeder des Aktors und z. B. einer Tellerfeder der Kupplung darstellt, wobei insbesondere bei der Tellerfeder die Ausrückkraft betrachtet wird.
  • Es besteht somit die Möglichkeit, mit Hilfe einer hohen Frequenz innerhalb von ca. 1 Sekunde diesen Gleichgewichtspunkt zu bestimmen.
  • Daraus ergibt sich, dass insbesondere zwei Kraftbereiche definiert werden können. Zum einen kann dies der Druckbereich oberhalb des Kräftegleichgewichts sein. In diesem Bereich braucht der Aktor mehr Zeit, um den oberen Soll-Wert zu erreichen. Zum Ausrücken der Kupplung wird in diesem Bereich nur noch eine geringe Kompensation erforderlich sein.
  • Als zweiter Kraftbereich kann der sogenannte Zugbereich unterhalb des Kräftegleichgewichts genannt werden. In diesem Bereich braucht der Aktor mehr Zeit, um den unteren Soll-Wert zu erreichen, um z. B. die Kompensationsfeder geeignet zu spannen.
  • Ein sogenannter Kräftenulldurchgang kann z. B. dadurch bestimmt werden, dass hochfrequente Amplitudenvorgaben (Soll-Wert-Vorgabe) des Aktors in der Nähe des Kräftegleichgewichts vorgesehen sind. Dies kann z. B. eine Aufhebung der Selbsthemmung des Schneckengetriebes bewirken, wodurch der Aktor in Richtung des Kräftegleichgewichtes bewegt wird bzw. um dieses herum schwingt.
  • Des weiteren kann der Kräftenulldurchgang dadurch bestimmt werden, dass eine vorzugsweise langsame Rampenfunktion (v = ca. 2 mm/sec.) und ein gleichzeitiges Erfassen der Stromaufnahme bzw. des PWM-Signales durchgeführt werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass dieses Kräftegleichgewicht mit einer relativ großen Hysterese je nach Verfahrrichtung behaftet ist und somit eher ein Bereich (ca. 1-1,5 mm) angegeben werden kann.
  • Die vorgeschlagene Bestimmung des Kräftegleichgewichts könnte u. U. bei der Ansteuerung des Aktors verwendet werden. In Fig. 61 wird schematisch ein Kräftegleichgewicht zwischen der Kompensationsfeder des Aktors und der Ausrückkraft der Kupplung dargestellt.
  • Nachfolgend wird eine andere Ausgestaltung der hier vorgeschlagenen Erfindung angegeben, bei der insbesondere die Überwachung der Parksperrfunktion und geeignete Fahrerinformation über das Versagen der Parksperrfunktion insbesondere bei automatisierten Kupplung und/oder bei automatisierten Getrieben vorgesehen sind.
  • Es hat sich gezeigt, dass insbesondere bei Fahrzeugen mit einer automatisierten Kupplung Informationen über die Funktionsweise der Parksperre erforderlich sind.
  • Bei einem elektronischen Kupplungsmanagement (EKM) und/oder bei einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG) kann die Parksperre, die bei einem Handschaltgetriebe definiert wird, wonach bei eingelegtem Gang z. B. die Trockenkupplung geschlossen wird und dadurch in der Regel ein Wegrollen des Fahrzeuges verhindert wird, überwacht werden. Bei einem automatisierten Schaltgetriebe sollte ein Gang eingelegt sein, wenn der Wählhebel sich nicht auf einer Neutralstellung befindet. Eine gesonderte Parkstellung, wie bei einem Wandlerautomaten, könnte vorgesehen sein.
  • Insbesondere sind Fehler bei dem Lageregler bei einer dauerhaften Soll-Ist- Abweichung des Kupplungsaktors zu beachten. Des weiteren können während einem Download im Kupplungsaktor eine Warnleuchte, insbesondere bei Dieselfahrzeugen, durch die Motorsteuerung betätigt werden.
  • Es kann z. B. vorgesehen sein, dass z. B. eine optische und/oder akustische Fahrerwarnung ein Versagen der Parksperrfunktion anzeigt. Dies kann insbesondere dann vorkommen, wenn beim Abstellen des Verbrennungsmotors zum Parken des Fahrzeuges und bei eingelegtem Gang ein Lagereglerfehler auftritt, sodass die Kupplung nicht geschlossen werden kann bzw. das Schließen nicht erkannt wird. Diese Information sollte den Fahrer veranlassen, dass er sein Fahrzeug mit Hilfe der Handbremse sichert.
  • Es ist denkbar, dass diese Fahrerwarnung mit weiteren Signalen, wie z. B. einen Sitzkontakt, einem Türkontakt oder dgl. kombiniert wird, sodass diese Fahrenwarnung erst beim Verlassen des Fahrzeuges durch den Fahrer ausgelöst wird.
  • Eine weitere Voraussetzung könnte z. B. darin gesehen werden, dass das Kupplungs- bzw. Getriebesteuergerät entsprechend funktioniert und mit der Anzeige geeignet kommunizieren kann. Die entsprechende Warnung kann auch im Neutralgang ausgegeben werden, welches insbesondere bei Versagen der Gangerkennung wichtig ist. Selbstverständlich können bei diesem Lösungsvorschlag auch noch andere geeignete Abhängigkeiten mit einbezogen werden.
  • Des weiteren kann eine Fahrerwarnung durch ein anderes Steuergerät bei Ausfall der Kupplungs- bzw. Getriebesteuerung vorgesehen werden. Beispielsweise kann beim Abstellen des Fahrzeuges zum Parken der Gang nicht erkannt und das Schließen der Kupplungsfunktion nicht überwacht werden, wenn das Kupplungs- bzw. Getriebesteuergerät eines elektronischen Kupplungsmanagements bzw. eines automatisierten Schaltgetriebes ausfällt. Auf die möglicherweise fehlende Parksperrfunktion kann der Fahrer durch eine optische und/oder akustische Warnung aufmerksam gemacht werden, welche z. B. von einem anderen Steuergerät, wie z. B. einem Motorsteuergerät, ausgesendet werden kann. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass jedes Steuergerät geeignet ist, welches den Ausfall der Kupplungs- bzw. Getriebesteuerung entsprechend erkennt.
  • Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann das Profil von Kurvengetrieben zur Schaltungsbetätigung betreffen. Bei automatisieren Schaltgetrieben (ASG) können z. B. Kurvengetriebe und Schrittschaltwerke verwendet werden, um die für den Schaltvorgang benötigte Bewegung aus einer rotatorischen Antriebsbewegung zu erzeugen. Bei einer Drehung des Antriebsteils des Kurvengetriebes bei einen bestimmten Winkel wird die Schaltung betätigt, z. B. synchronisiert und ein Gang eingelegt. Die Schaltwelle kann direkt durch das Kurvengetriebe oder über Anlenkungen betätigt werden. Die Kurvengetriebe und Schrittschaltwerke können sowohl in das Gehäuse des Schaltgetriebes integriert sein, als auch auf oder neben dem Getriebe befestigt sein.
  • Das Kurvengetriebe kann derart ausgestaltet sein, dass das Ausführen der Schaltbewegung mit dem Wählen des jeweiligen Ganges kinematisch verknüpft ist (sequentielles Schalten) z. B. in Form einer Schaltwalze. Bei einer vollen Umdrehung dieser Schaltwalze werden alle Gänge des Getriebes geschaltet.
  • Das Kurvengetriebe kann aber auch derart ausgeführt sein, dass die Schalt- und Wählbewegungen nicht kinematisch verknüpft sind. Das Kurvengetriebe erzeugt dann eine Schaltbewegung, die für alle Gänge gleich ist (fixe Schaltwegvorgabe).
  • Der Schaltvorgang kann sich in zwei oder drei Phasen unterteilen:
    Gang herausnehmen
    Halt zum Wählen (nur wenn Gassenwechsel) - keine Antriebsbewegung
    Gang einlegen
  • Die Wählbewegung kann nur in der Neutralstellung des Getriebes vorgenommen werden.
  • Es ist denkbar, dass eine Freistellung der Gangendlagen vorgesehen wird. Beim Schaltvorgang wird die Schiebemuffe der Synchronisierung mit einer Schaltgabel axial verbunden und rotiert mit deren Drehzahl. Die Schaltgabel ist lediglich axial verschiebbar im Getriebegehäuse angebracht. Wenn mittels der Schaltgabel eine axiale Kraft auf die Schiebemuffe wirkt, entsteht an der Kontaktfläche (oft ausgebildet als Gleitschuh) Reibung. Diese Reibung kann zum Verschleiß der Kontaktflächen führen.
  • Beim Einlegen eines Ganges kann bis zum Erreichen der Gangendlage eine große axiale Kraft notwendig sein. Diese Kraft führt zu einer elastischen Verformung der Elemente der Betätigung. Bei der fixen Schaltwegvorgabe kann der Weg der Betätigung länger sein als der Weg, den die Schiebemuffe bis zum Erreichen der Gangendlage zurücklegt. Dies kann z. B. durch unterschiedliche Längen und durch Fertigungstoleranzen, siehe Fig. 62, verursacht werden. Der überschüssige Weg der Betätigung wird durch elastische Verformung der Elemente der Betätigung aufgefangen. Zur Kompensation des überschüssigen Weges kann z. B. eine zusätzliche Elastizität in die Betätigungsmechanik eingebaut werden. Diese Elastizität kann sowohl mit und/oder ohne Spiel eingebaut sein.
  • Die elastisch verformten Elemente leiten die Betätigungskraft weiter, sodass von der Schaltgabel eine axiale Kraft auf die Schiebemuffe ausgeübt wird.
  • Um zu verhindern, dass nach Abschluss des Schaltvorganges in den Gangendlagen auf die Schaltgabel weiterhin eine Axialkraft wirkt, kann z. B. in das Profil des Kurvengetriebes an den zugeordneten Abschnitten Spiel eingebaut werden. Um das Spiel zu erhalten, kann z. B. bei einer Nutkurve die Nut verbreitert werden, wie dies in Fig. 63 dargestellt ist. Bei einer Wulstkurve kann z. B. die Wulstbreite verringert werden. Bei einem Schrittschaltwerk kann die Freistellung der Endlagen z. B. durch Spiel in der Verdrehsicherung und/oder durch Wegfall der Verdrehsicherung erreicht werden, wie dies z. B. in der Fig. 64 gezeigt ist.
  • Das im Profil der Kurvenbahn bzw. in der Verdrehsicherung enthaltene Spiel bewirkt, dass sich die elastische Verformung der Betätigungselemente abbaut, da von der Betätigung her keine bzw. nur eine geringe Kraft mehr ausgeübt wird.
  • In Fig. 63 wird der Ablauf der Schaltung von einem Gang in einen anderen Gang mittels eines Kurvengetriebes dargestellt. In der Ruhelage des einen Ganges wird die Schiebemuffe von der Schaltverzahnung auf einen Anschlag gedrückt. Zwischen der Schiebemuffe und der Schaltgabel ist Spiel eingebaut. Die Position der Schaltstange und der mit ihr verbundenen Schaltgabel wird durch Rastierunden fixiert. Die Position der Schaltgabel bestimmt auch die Position des Pins des Kurvengetriebes. Die Position der Schaltgabel kann streuen, z. B. aufgrund von Fertigungstoleranzen der Rastierung. Die Position des Pins stellt sich innerhalb des Spiels in der Kurvenbahn ein (Freistellung der Gangendlage, Punkt 1). Zum Gangwechsel wird von Punkt 1 aus beginnend die Schiebemuffe mittels der Betätigung in die Endlage gedrückt (Punkt 2). Die Antriebsbewegung des Kurvengetriebes wird fortgeführt, bis die Endlage des Zielganges (Punkt 3) erreicht ist, wobei die Elemente der Betätigung, wie oben geschildert, elastisch verformt werden. Nun wird durch Weiterbewegen des Antriebs wiederum die Endlage vom Antrieb her freigestellt (Pin innerhalb des Spieles frei beweglich), sodass die Betätigung im Punkt 4 kraftfrei ist und sich die Schiebemuffe und Schaltgabel entsprechend der Rastierung positioniert.
  • Des weiteren kann eine Freistellung zum Wählen vorgesehen werden. Um beim Schalten die Schalt- und Wählbewegung geringfügig überschneiden zu können, kann z. B. in das Profil des Kurvengetriebes für die Schaltung an den zugeordneten Abschnitten Spiel eingebaut werden. In diesem Bereich wird die Schaltbewegung mit der Wählbewegung kinematisch gekoppelt, sodass der durch das Spiel freigestellte Schaltweg von der Wählbewegung abgeleitet wird.
  • Die Schaltgabeln der verschiedenen Ganggassen eines Schaltgetriebes mit zentraler Schaltwelle können z. B. übereinander angeordnet sein, wie dies in Fig. 65 dargestellt ist. Bei dieser Anordnung wird der Schaltfinger zum Wählen vertikal und zum Schalten horizontal bewegt. Die Schaltgabeln und der Schaltfinger sind mit Fasen versehen. Kurz vor dem Erreichen der Neutralposition wird der Schaltfinger, der in die Schaltgabel einer Gasse eingreift, vertikal bewegt, sodass seine Fase auf die Fase der Schaltgabel der nächsten Gasse drückt. Da die Schaltgabel des Zielganges wegen der Verriegelung im Getriebe nicht axial verschoben werden kann, drückt sich der Schaltfinger über die Fase zugleich vertikal als auch horizontal weiter. Wenn der Schaltfinger in Neutralstellung steht, ist schon ein Teil der Wählbewegung abgeschlossen. Dabei wird auch die Schaltgabel der Gasse, in der sich der Schaltfinger zu Beginn befand, bis zur Neutralstellung bewegt.
  • Da die Wähl- und Schaltbewegung über das Keilgetriebe der Fasen kinematisch gekoppelt von der Wählbewegung abgeleitet wird, muss die Schaltbewegung, angetrieben durch das Kurvengetriebe der Schaltung, mithilfe des Spiels entkoppelt werden.
  • Die Antriebsbewegung zum Schalten muss daher nicht vollständig abgebremst werden, wenn die Wählbewegung ausgeführt wird, sondern kann währenddessen langsam weiterlaufen. Im Bereich der von der Wählbewegung abgeleiteten Schaltbewegung ist der Pin der Schaltung schneller als der Schaltaktor. Während der restliche Teil der Wählbewegung ausgeführt wird (Schaltfinger und Schaltgabeln stehen in Neutral), läuft der Schaltaktor weiter, sodass der Schaltaktor den Pin eingeholt hat, wenn der Wählvorgang abgeschlossen ist. Anschließend wird die Antriebsbewegung zum Schalten wieder beschleunigt und der Gang eingelegt. In Fig. 66 ist der Zusammenhang von Wähl- und Schaltweg dargestellt.
  • Durch die Überschneidung und den Wegfall eines Teils der Beschleunigungsphase der Schaltbewegung verkürzt sich die Betätigungszeit insgesamt, wie auch aus Fig. 65 ersichtlich.
  • Es ist auch möglich, dass die Betätigungskraft beim Herausnehmen und beim Einlegen eines Ganges angeglichen wird.
  • Der Kraftverlauf der Schaltkraft über den Betätigungsweg von einer Gangendlage zu einer anderen ist ungleichförmig, wie in Fig. 67 dargestellt. Während beim Herausnehmen des Ganges nur geringe Reibungskräfte zu überwinden sind, treten beim Einlegen eines Ganges wesentlich größere Kräfte auf. Das zur Erzeugung der Kräfte notwendige Antriebsmoment ist abhängig von der aktuellen Übersetzung, die durch das Verhältnis von Antriebsdrehwinkel zu Abtriebsdrehwinkel am jeweiligen Punkt auf dem Kurvenprofil gegeben ist. Um das Antriebsmoment über den ganzen Schaltweg anzugleichen, wird für das Einlegen des Ganges mehr Weg/Drehwinkel an dem Kurvengetriebe verwendet als zum Herausnehmen des Ganges, wie dies in Fig. 68 dargestellt ist.
  • Der Ablauf ist in Fig. 68 beispielhaft angedeutet. Ausgehend von der Ruhelage des Pins im Punkt 1 (die Position des Pins kann sich im Bereich des Spiels frei einstellen), wird das Kurvengetriebe bewegt, und die Schaltung (Gang herausnehmen) begonnen. Die Flanke des Kurvengetriebes für das Herausnehmen des Ganges (Punkt 2) ist steiler als die Flanke für das Einlegen des Ganges (Punkt 3), sodass sich das Kraftniveau für den Aktor in beiden Fällen angleicht. In Punkt 4 hat der Pin den gesamten Schaltweg zurückgelegt. Um Sicherzustellen, dass der Gang vollständig eingelegt wird, kann noch bis zum Punkt 5 weitergefahren werden. In Punkt 6 ist wiederum die Endstellung erreicht, der Pin kann sich, der Position der Schaltgabel folgend, innerhalb des zur Verfügung stehenden Spiels frei einstellen.
  • Selbstverständlich kann die Stufung der Steigung des Kurvengetriebes auch mehr als zwei Stufen aufweisen und/oder sogar kontinuierlich an das im jeweiligen Punkt wirkende Lastniveau angepasst werden.
  • Nachfolgend wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Rastierung, insbesondere für einen Kupplungsaktor, vorgesehen.
  • Beim EKM-Aktor kann eine magnetische Rastierung des E-Motors vorgesehen sein, um ein Überhitzen des E-Motors zu verhindern. Die Wirkung beruht auf der bevorzugten Ausrichtung des Blechpakets des Rotors im Magnetfeld der Permanentmagneten. Da die Übersetzungsstufe nicht ganz selbsthemmend ist, kann es bei ungünstiger Stellung des Ankers dazu kommen, dass der Aktor nicht selbsthaltend ist und entweder losläuft oder vom Lageregler durch Dauerbestromung in seiner aktuellen Stellung gehalten wird. Als Abhilfemaßnahme kann die Software eine magnetische Rastierung suchen und den Sollweg auf eine Raststellung verschieben.
  • Es wird eine Rastierung vorgestellt, die in der Lage ist, den Kupplungsaktor gegen die permanente Kraft der Anpreßfeder der Kupplung zu hatten, ohne dass der Aktor bestromt werden muss. Dies ermöglicht die Verwendung eines Getriebes mit hohem Wirkungsgrad und eventuell einen kleineren Motor.
  • Die Rastierung kann sich z. B. über dem Aktorweg wiederholen, sodass eine bestimmte, ausreichende Anzahl von Stellungen über dem Aktorweg eingenommen werden kann. Die Rastierung arbeitet reibungs- und massefrei, sodass bei geeigneter Auslegung ein hoher integraler Wirkungsgrad erreicht werden kann.
  • Der Aktor zur Betätigung einer Fahrzeugkupplung arbeitet gegen die Federwirkung der Anpressfeder in der Kupplung. Diese Feder bedeutet für den Aktor also eine permanente Gegenlast. Der Aktor muss aufgrund seiner Funktion beliebige Stellungen einnehmen können und diese Stellungen über längere Zeit halten. Der Aktor soll schnell sein, um die Kupplung bei Schaltwunsch schnell öffnen zu können und so die Gesamtgangwechselzeit möglichst gering zu halten. Die Mindestauslegung des E-Motors ergibt sich aus der Kraft-Ausrückweg-Kennlinie der verwendeten Kupplung. Der Motor soll klein und leicht sein, um die engen Bauraumforderungen und Anforderungen an die Wirtschaftlichkeit moderner Kraftfahrzeuge zu erfüllen. Ein leichter Motor geht einher mit geringem Trägheitsmoment des Motors, welches der Dynamik des Antriebs zugute kommt. Es gibt verschiedene Möglichkeiten diese Anforderung zu realisieren.
  • Als eine Möglichkeit sei ein Elektromotor mit einem nachgeschaltetem Getriebe mit hohem Wirkungsgrad gerannt. Problematisch ist hierbei das Halten einer einmal angefahrenen Stellung gegen die Kraft der Feder. Die Federkraft würde ein Zurückdrehen des Antriebs bewirken. Dies kann z. B. durch einen Lageregler mit permanenter Bestromung des Motors verhindert werden. Die eingesetzten Motoren können aus thermischen Gründen nicht so ausgelegt werden, dass eine Dauerbestromung möglich ist (Gewicht, mangelnde Dynamik, hoher Aufwand für Kühlung). Aus energetischer Sicht könnte eine Dauerbestromung problematisch sein. Beim Kupplungsaktor ist es also erwünscht, dass das Gesamtsystem rückwärts selbsthaltend ausgeführt wird.
  • Als andere Möglichkeit können Übersetzungsgetriebe mit hohen Übersetzungen in einer Stufe und relativ schlechten Wirkungsgrad (Schneckengetriebe) eingesetzt werden. Diese Getriebe sind bei geeigneter Auslegung bei Momentenbeaufschlagung vom Abtrieb her selbsthemmend. Damit kann eine Stellung eingenommen werden und ohne weitere Motorbestromung gehalten werden.
  • Als weitere Möglichkeit kann z. B. eine Kombination aus E-Motor, Getriebe mit hohem Wirkungsgrad und separater Lastmomentensperre (entsperrbare Freiläufe, z. B. Schlingfedern oder ähnliche) genannt werden. Diese Systeme nutzen den hohen Wirkungsgrad des Getriebes zur Einstellung eines geforderten Wegs und halten diese Stellung auch ohne Bestromung des E-Motors.
  • Die andere Lösung dieses Problems könnte darin bestehen, dass durch eine antriebsseitige Rastierung ein Moment erzeugt wird, welches in Verbindung mit der hohen Übersetzung der Getriebestufe in der Lage ist, das Gesamtsystem gegen die Federkraft zu halten. Die Rastierung kann derart ausgelegt werden, dass das Rastmoment in bestimmten Stellungen immer wieder auftritt und zwischen cliesen Stellungen aber als antreibendes Moment genutzt wird.
  • In Fig. 69 wird eine antreibende Wirkung einer Rastierung schematisch dargestellt. Die Rastierung kann u. U. nur in bestimmten Stellungen möglich sein. Es kann also nicht jede beliebige Stellung längere Zeit gehalten werden. Die Intervalllänge der Raststellungen sollte also möglichst kurz gewählt werden. Eine gewisse Diskretisierung der Wegstellungen ist aber durchaus zulässig. Damit ergibt sich aus energetischer Sicht ein hoher Gesamtwirkungsgrad, da das Integral der Haltekraft über mehrere Rastzyklen nahezu null wird. Insgesamt kann dadurch ein integraler Ausgleich der Kräfte erreicht werden, wie dies in Fig. 70 angedeutet wird.
  • Um den Wirkungsgrad dieser Rasteinrichtung möglichst hoch anzusetzen, kann ein berührungsloses System vorgeschlagen werden. Auf der Drehachse des antreibenden Motors kann ein Magnet angebracht werden, der z. B. sektorförmig oder lateral magnetisiert ist. Dieser Magnet steht in magnetischer Wechselwirkung mit einem gehäusefesten Magneten, der sektorförmig oder lateral magnetisiert ist. Damit ergeben sich Vorzugsstellungen für den Motor. In den Zwischenstellungen versucht das System, die Raststellung einzunehmen. Mehrere mögliche Ausführungsformen sind in Fig. 71 dargestellt.
  • Der Elektromotor an sich weilst bereits eine gewisse Rastwirkung auf. Es ist deshalb wichtig, die motorinternen Vorzugsstellungen bei der Montage der Rasteinrichtung mit den externen Raststellungen zu synchronisieren und die Wirkungen zu addieren.
  • Es ist auch möglich, einen oder beide Magnete als einfache Magnete auszuführen und die mehrfache Rastwirkung durch z. B. sternförmige Bleche oder Blechpakete herbeizuführen, wie dies in Fig. 72 angedeutet ist.
  • Die Anordnung der Magnete kann direkt auf der Motorwelle, auf die Zwischenwellen im Getriebe und/oder an den ohnehin vorhandenen Zahnrädern im Getriebe erfolgen.
  • Außerdem kann einer der Magnete gleichzeitig für einen Lagesensor des Systems benutzt werden, indem das mit der Bewegung veränderliche Magnetfeld zum Beispiel über eine oder mehrere Hall-Zellen abgetastet wird. In Fig. 73 wird ein Rastmagnet als Lagegeber schematisch dargestellt.
  • Problematisch können die induzierten Ströme sein, da Bewegungen stattfinden, die eine rechtwinklig zum Magnetfeld ausgerichtete Komponente haben, können Spannungen induziert werden. Diese Spannungen führen bei der Verwendung von leitfähigem Material zu einem Stromfluss (Wirbelstrom), der wiederum eine Gegeninduktion hervorruft, womit das System als Bremse arbeiten würde. Um diesen Verlust zu vermeiden, muss das Material Wirbelströme verhindern. Zum einen können die Magneten mit Kunststoff umspritzt werden (Isolationswirkung), zum anderen können eventuell eingesetzte Bleche mit isolierenden Zwischenlagen vorgesehen werden (siehe Transformatoren).
  • Als zweites Problem stellt sich die Hysterese beim Wechsel des Magnetfeldes dar. Sie stellt einen Energieeintrag in das Magnetmaterial dar und führt zur Erwärmung des Magneten, also ebenfalls zum Verlust. Es muss also ein Material mit sehr geringer Hysterese verwendet werden.
  • Nachfolgend wird eine mögliche konstruktive Ausführung und Abschätzung der Wirksamkeit der Wählelastizität bei einem ASG-Getriebesteller gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Eine vorgespannte Elastizität als Energiespeicher bei elektromotorischen Stellantrieben ist vom Prinzip her und in zahlreichen konstruktiven Ausführungen möglich. Bei dem Schaltungs-Verstellantrieb ist die Verwendung des Kraftspeichers als Überlastschutz möglich. Beispielsweise, wenn Stoßlasten durch folgende Maßnahmen entstehen:
    durch die Ansteuerung des Stellmotors auf Basis fehlerhafter Wegmeßsignale und/oder
    durch mißbräuchliche Verwendung
    wenn das Betätigungselement (z. B. Schaltfinger) auf einen Anschlag auftrifft und die Rotationsenergie des Ankers in Verformungsenergie umgesetzt wird. Die vorgespannte Elastizität als Kraftspeicher nimmt einen Teil der Bewegungsenergie auf und verringert dadurch die Stoßlast.
  • Der Einbau der Wählelastizität in die Zentrale Schaltwelle (ZSW) kann im Zusammenwirken mit einem Spindelantrieb für die Wählbewegung in dem ASG- Prototyp realisiert werden.
  • Der vorliegenden Ausführungsform liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, die Wählelastizität in der ZSW im Zusammenwirken mit einem Zahnstangen/Ritzel- Antrieb für die Wählbewegung zu verwirklichen. Dabei sind folgende Funktionen abzudecken:
    Radialführung der Zahnstange
    Ermöglichen der Relativdrehung zwischen Zahnstange (nur Hubbewegung) und ZSW (Hub- und Schwenkbewegung)
    Übertragung der Wählkraft von der Zahnstange auf die ZSW
    Ausgleich der Fluchtungsfehler aufgrund Koaxialitätstoleranzen und Spielen der ZSW und der Zahnstange
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform kann z. B.
    eine zweiseitig wirkende, vorgespannte Feder, und/oder
    eine zweifach im Aktorgehäuse gelagerte ZSW und/oder
    eine im Aktorgehäuse gelagerte Zahnstange und/oder
    ein Kugelgelenk als kraftleitendes Element zwischen Zahnstange und Federkäfig und/oder
    ein weiteres Kugelgelenk, das gebildet wird aus Scheiben mit sphärischer Außenkontur, und entsprechenden Gegenscheiben, eingebaut zwischen Feder und ZSW.
  • Die Zahnstange wird durch die Ritzelzähne an einer Verdrehung gehindert. Die ZSW dreht sich zur Ausführung der Schaltbewegung unter der Zahnstange durch und bewirkt ein Reibmoment um die Drehachse auf die Zahnstange. Da die Zahnstange direkt am Aktorgehäuse geführt ist, lässt sich die Ritzel-Zahnstangen- Verzahnung mit geringem Nennspiel auslegen, so dass der Effekt des Kantentragens der Ritzel-Zahnstangen-Verzahnung wenig ausgeprägt ist.
  • Die Kugelgelenke gleichen Fluchtungs- und Winkelfehler zwischen der ZSW und der Zahnstange aus. Das Kugelgelenk mit dem kleineren Kugelradius bewirkt kleine Reibmomente, so dass die Relativdrehung in diesem Gelenk stattfindet. Das Kugelgelenk, dass aus ölen Scheiben mit sphärischer Außenkontur gebildet wird, führt lediglich Bewegurnen zum Versatzausgleich durch.
  • Solange die Betätigungskraft die Vorspannkraft der Feder nicht überschreitet, ist die Feder gegen den Federkäfig gespannt. Auf die sphärischen Scheiben wirkt lediglich die Betätigungskraft, so dass das Reibmoment hierzu in linearem Zusammenhang steht. Bei geeigneter Materialwahl ist sichergestellt, dass die zum Versatzausgleich notwendigen Relativbewegungen in den Kugelgelenken nicht durch Reibkräfte verhindert werden.
  • Nachfolgend wird eine Abschätzung der Wirksamkeit der Wählelastizität vorgesehen. Die kinetische Energie des E-Motor-Ankers bei einer best. Drehzahl wird beim Auftreffen auf einen Anschlag in Verformungsenergie umgesetzt. Mit der Grundsteifigkeit und den Federdaten lassen sich die Stoßmomente aus dem Energiesatz berechnen (verlustfreies System). Gegenübergestellt wird eine lineare Grundsteifigkeit (Aktor ohne Wählelastizität) und eine dreistufige Elastizität mit Vorstufe, Federstufe und Blockstufe (Aktor mit Wählelastizität). Daten zur Berechnung (bezogen auf das Ritzel)

    Federdaten



  • Mit den Daten ergibt sich für das dynamische Moment mit bzw. ohne Wählelastizität der in Fig. 74 dargestellte Verlauf.
  • In Fig. 75 wird eine Getriebeverstelleinheit mit je einem E-Motor mit Schneckengetriebe für den Schalt- (1) und den Wählantrieb (2) dargestellt. Die Verstellbewegungen werden über die ZSW (3) auf den Schaltfinger (4) übertragen, indem eine Drehung der ZSW eine Verschiebung der Schaltstangen (5) bewirkt und durch das Heben/Senken die Ganggasse ausgewählt wird. Die ZSW ist mit zwei Lagerstellen im Aktorgehäuse gelagert, die zylindrische Mantelfläche der Zahnstange stützt sich in der Gehäusebohrung radial ab.
  • Fig. 76 zeigt die konstruktive Ausführung der Wählelastizität, welche in die ZSW integriert wird. Die Stange (2) ist fest mit der Zahnstange (1) verbunden, z. B. als Einlegeteil beim Spritzgießen. Die Gelenkkugel der Stange wird durch ein seitliches Fenster in den Federkäfig (6) eingeführt, und nach oben in die sphärische Gegenfläche des Federkäfigs gebracht. In dieser Position wird die Gelenkkugel der Stange durch den Innenteil des Federkäfigs (7) gehalten.
  • Die vorgespannte Feder ist zwischen den Scheiben mit sphärischer Kontur gehalten. Die Scheiben sind zwischen dem Außen- und Innenteil des Federkäfigs sowie zwischen der ZSW und dem in der ZSW eingebauten Wellensicherungsring gehalten. Übersteigt die Betätigungskraft die Federvorspannkraft, wird die Feder zusammengedrückt unabhängig von der Kraftrichtung. Zwischen dem Innenteil des Federkäfigs und der ZSW oder zwischen den Scheiben und dem Federkäfig lässt sich ein Anschlag ausbilden, der den Federweg begrenzt.
  • Ein weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann einen Überlastungsschutz des Wähl- bzw. des Schaltantriebs betreffen.
  • Das automatisierte Schaltgetriebe (ASG) soll eine hohe Ausfallsicherheit aller Systemkomponenten aufweisen. Besonders problematisch, bezüglich der Ausfallsicherheit zu werten, sind Bauteilausfälle, die auf einer Vorschädigung durch missbräuchliche Verwendung beruhen und sich aber erst viel später im Betrieb vollziehen, da die Ursache praktisch nicht nachzuweisen ist und somit dem ASG zugeschoben wird.
  • Bei elektromotorischen Systemen könnte der Fall eintreten, dass die E-Motoren nicht durch Verwendung des Steuergerätes betrieben werden, sondern direkt an eine 13 V-Versorgung angeklemmt werden, z. B. in der Werkstatt. Der softwareseitig installierte Schutz vor Überdrehzahlen und/oder Überlasten wird dann nicht wirksam, sodass es zum Bruch bzw. zur Vorschädigung der Bauteile kommen kann.
  • Alleine die kinetische Energie des Ankerpaketes führt bei 13 V Klemmenspannung beim Anfahren eines Anschlags mit 13 V Klemmenspannung zu Bauteilbelastungen, die u. U. unvergleichlich größer sind als die max. Lasten bei Verstell- bzw. Tastvorgängen. Das Anzugsmoment des E-Motors bei 13 V kommt dabei noch hinzu. Insbesondere sind die Bauteile mit Laufverzahnungen, wie Schneckenrad, Ritzel, Zahnstange usw., gefährdet.
  • Der zur Verfügung stehende Bauraum gestattet u. U. nicht, eine zusätzliche Elastizität einzubringen, die in nennenswertem Umfang kinetische Energie speichern kann und auf diese Weise die Bauteilbelastung senkt. In anderen Fällen kann eine besonders steife Übertragungsstrecke (z. B. aktorinterne Anschläge) dazu führen, dass der Anteil der kinetischen Energie nicht ausreicht, den die Schaltelastizität in ihrer bisherigen Ausführung aufnehmen kann, um die Bauteile zu schützen. In diesen Fällen ist eine andere Art des Überlastschutzes notwendig.
  • Die Verstellmechanik kann mit Überlastkupplungen ausgerüstet werden, die bei Überschreiten einer bestimmten Kraftschwelle auslösen. Eine definierte (z. B. winkel- bzw. wegtreue) Wiedereinrastung ist nicht zwingend erforderlich. Unterhalb der Auslöseschwelle verhalten sich die Überlastkupplungen wie formschlüssige Verbindungen.
  • Für den Wählantrieb kann die Auslöse-Kraftschwelle z. B. knapp oberhalb des für das Tasten notwendigen Kraftniveaus gelegt werden.
  • Die Überlastkupplung kann z. B. durch eine in axialer Richtung eingebaute; vorgespannte Feder und eine Einrichtung zur Erzeugung einer drehmomentproportionalen Axialkraft, realisiert werden. Die drehmomentproportionale Axialkraft kann beispielsweise durch in Umfangsrichtung angeordnete keilförmige Laufflächen, auf denen ein Körper mit geeignet geformten Gegenflächen (z. B. kugelförmig) anliegt, erzeugt werden. Der Körper mit den Gegenflächen wird durch die Federvorspannung auf die keilförmigen Laufflächen gedrückt. Die Federvorspannung ermöglicht eine Drehmomentübertragung, solange die durch das Drehmoment erzeugte Axialkraft des Keilgetriebes kleiner ist als die Federvorspannkraft. Wenn die durch das Drehmoment erzeugte Axialkraft des Keilgetriebes größer wird als die Federvorspannkraft, wird eine axiale Verschiebung eines der beteiligten Bauteile gegen die Federlast der vorgespannten Feder bewirkt. Wenn die axiale Verschiebung groß genug ist, verlassen die Gegenflächen die keilförmigen Laufbahnen, sodass eine Drehmomentübertragung nicht mehr möglich ist.
  • Eine mögliche konstruktive Ausgestaltung ist in Fig. 77 dargestellt. Die keilförmigen Laufflächen sind im Schneckenrad (1) eingeformt, der Körper mit den Gegenflächen (3) ist mit der Feder (5) verbunden, z. B. in Form einer kunststoffumspritzten Mäanderfeder. Auf der anderen Seite greift die Feder in eine Drehmomentmitnahme, die z. B. direkt am Ritzel (6) angeformt ist. Das Ritzel wird axial auf der Lagerungsachse gehalten und kann z. B. mit Laufflächen für die Dichtungen (4) und (8) versehen werden.
  • Das Schneckenrad und das Ritzel können mit einer axialen Verbindung (7) gegeneinander fixiert werden, sodass die Federkraft nicht auf die äußeren Anlaufbunde wirkt. Dadurch wird ein Teil des zu übertragenden Drehmomentes bereits über die axiale Verbindung geleitet, welches bei der Federauslegung berücksichtigt werden muss.
  • Die Dichtungslaufflächen körnen auch in den Ritzeln bzw. einem anderen angrenzenden Bauteil angeformt werden, und die Drehmomentmitnahme der Feder am Schneckenrad ausgebildet sein: Die Feder kann auch als (geschlitzte) Tellerfeder sowie als lineare oder progressive Druckfeder - in Verbindung mit einer axial verschiebbaren Drehmomentmitnahme zwischen dem Körper mit den Gegenflächen und dem Ritzel - ausgeführt werden. Die Überlastkupplung kann auch an einer anderen Stelle in der Übertragungsmechanik eingebaut werden.
  • Nachfolgend wird ein Zusammenwirken der Überlastkupplung mit der Steuerung beschrieben.
  • Die Stellweginformation erfolgt durch Auswertung der antriebsseitigen, inkrementeIle Wegsensoren. Zur Erfassung der Absolutposition wird das Ertasten von festen Anschlägen benutzt (Referenzfahrt).
  • Unterhalb der Auslöseschwelle der Überlastkupplung verhält sich das System steif, sodass für das Tasten keine Nachteile zu erwarten sind. Wenn die Auslöseschwellen überschritten werden, muss die Absolutposition neu abgeglichen werden.
  • Durch Versuchsreihen wird der von der Verstellmechanik in Abhängigkeit der relevanten Einflussgrößen (z. B. Temperatur) mindestens ertragbare Wert der elastisch aufnehmbaren Energie und der dabei auftretenden Kraftspitze ermittelt. Die Überlastkupplung wird derart ausgeführt, dass sie bei einer Kraftschwelle unterhalb der ertragbaren Kraftschwelle auslöst:
  • In der Steuerung wird das Lastmoment als Summe des kinetischen Drehmomentes und des elektrischen Drehmomentes anhand der Drehzahl- und PWM-Signale laufend mitberechnet und mit einem festgelegten Grenzwert MGrenz, min verglichen, der unterhalb der unteren Toleranzgrenze der Auslöseschwelle der Überlastkupplung liegt, wie in Fig. 78 schematisch beschrieben. In Fig. 78 wird eine Berechnungslogik zur Auslösung von Referenzfahrten bei Verwendung von Überlastkupplungen in Verbindung mit inkrementeller Wegmessung angegeben.
  • Übersteigt das Lastmoment den Grenzwert, wird das Vertrauensmaß herabgesetzt. Dadurch wird eine Referenzfahrt zum Abgleich (an zumindest einem getriebe- bzw. aktorinternen Anschlag) ausgelöst. Wird diese Referenzfahrt incl. Ertasten des zumindest einen Anschlags erfolgreich ausgeführt, kann die Wegmessung daran abgeglichen werden. Das Vertrauensmaß kann erhöht und die Verstellbewegung geeignet durchgeführt werden. Zum Schutz vor missbräuchlicher Verwendung kann z. B. wenigstens ein "intelligenter" Stellmotor vorgehen sein.
  • Beispielsweise könnte das Abziehen der Stecker als Unterbrechung eines Überwachungsstromkreises erkannt werden und beim Wiederanlegen einer Spannung das Senden einer Identifikation des Steuergerätes vorausgesetzt werden, bevor die Stellmotoren das PWM-Signal annehmen. Auf diese Weise könnte der Missbrauch durch Verwendung ohne Steuergerät (direktes Anklemmen an eine 13 V- Versorgung), verhindert werden, ohne dass dabei Nachteile entstehen.
  • Ebenso kann geprüft werden, ob die Sensorversorgungsspannung anliegt, bevor das Leistungssignal freigeschaltet wird. Dies kann beispielweise durch die Zwischenschaltung eines Triacs oder zweier gegensinnig eingebauter Thyristoren bzw. Transistoren in die Leistungsversorgung des Motors geschehen, wie dies in den Fig. 79 und 80 angegeben ist. In Fig. 79 ist ein Triac mit Sensorversorgungsspannung als Zündspannung in der Leistungsversorgung im Stellmotor vorgesehen. In Fig. 80 sind gegensinnig eingebaute Transistoren mit Sensorversorgungsspannung als Steuerspannung in der Leistungsversorgung im Stellmotor vorgesehen.
  • Die Sensorversorgungsspannung wird als Zündspannung der Triacs bzw. Thyristoren bzw. als Steuerspannung der Transistoren verwendet. Ohne anliegende Sensorversorgungsspannung haben die Triacs, Thyristoren bzw. Transistoren einen hohen Durchlasswiderstand, sodass beim Anlegen einer 13 V-Versorgung keine nennenswerte Ströme fließen.
  • Erst wenn die Sensorversorgungsspannung als Zünd- bzw. Steuerspannung anliegt, wird der Durchlasswiderstand in der Leistungsversorgung stark abgesenkt und der Betrieb der Motoren ermöglicht.
  • Nachfolgend wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Adaption der Ruhepositionen bei geschaltetem Garrg der Schaltabsichts- und Gangerkennung unter Berücksichtigung des Axialspiels der An- und Abtriebswelle des Schaltgetriebes vorgesehen.
  • Bei einer möglichen Implementierung der Adaption der Ruhepositionen bei geschaltetem Gang in der Software der AK können direkt nach der Inbetriebnahme meist die größten Veränderungen auftreten, d. h. die im Betrieb mit den Sensoren aufgezeichneten Positionen weichen von denen bei der Inbetriebnahme ab. Zum einen können als Ursache Fehler bei der Inbetriebnahme sein, wie z. B. ein nicht vollständig eingelegter Gang.
  • Es ist möglich, dass die auftretenden Axialspiele ebenso Einfluss haben können, da diese bei der Inbetriebnahme und im Betrieb infolge der auftretenden Axialkräfte bei entsprechendem Lastzustand in unterschiedliche Richtungen überbrückt werden können. Die Ursache für die Axialbelastung bei Momentenübertragung kann die Schrägverzahnung der Gangräder sein.
  • Um diesen Effekt zu vermeiden, kann z. B. im Betrieb die Stellung als Ruhelage sensiert werden, bei der die Axialspiele in gleicher Richtung wie bei der Inbetriebnahme überbrückt werden. Aufgrund der Orientierung der vorhandenen Schrägverzahnungen stellt sich diese für die Gänge 2 und 4 im Betrieb bei Zugbetrieb und für die Gruppe 1, 3, 5 und R bei Schubbetrieb ein.
  • Es ist auch denkbar, dass die Adaption einmalig pro Betriebsphase (Zeit zwischen Zündung ein und aus) vorgenommen wird.
  • Des weiteren kann in der Steuerung der jeweilige Zuwachs der Ruhepositionen vom Wert der Inbetriebnahme ermittelt, gespeichert und als Adaptivparameter nach "Zündung aus" abgelegt werden.
  • Die Mittelwertbildung pro Betriebsphase kann z. B. nicht explizit vorgenommen werden, sondern es ist möglich, dass die Summe der Einzelwerte und ein Zähler abgelegt werden.
  • Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass eine Adaption am Ende der Betriebsphase nur zugelassen wird, wenn für die entsprechende Ruheposition eine Mindestanzahl von Schaltvorgängen vorgenommen wurde.
  • Schließlich ist es möglich, dass eine Adaption nur zugelassen wird, wenn die Sensorsignale in plausiblen Bereichen liegen (z. B. überprüfen auf Einhaltung eines Maximal- und Minimalwerts).
  • Eine weitere Ausgestaltung der hier vorgeschlagenen Erfindung kann z. B. eine Detektion des Axialspiels der Getriebewellen vorsehen. Infolge des Axialspiels der Getriebewellen ist die sensierte Stellung der Schiebemuffe bei geschaltetem Gang lastabhängig und damit nicht eindeutig. Durch diesen Effekt entstehen Folgen für die Adaption der Ruhepositionen bei geschaltetem Gang und die Schaltabsichtserkennung nach einer PT1-Strategie:
    • Adaption der Ruhepositionen bei geschaltetem Gang
  • Durch das Axialspiel kann die im Betrieb sensierte Position bei geschaltetem Gang bei ungünstigem Lastzustand von der idealen Position der Inbetriebnahme abweichen, d. h. der als Referenz für die Adaption der Ruheposition herangezogene Sensorwert kann um das Axialspiel in die falsche Richtung verschoben sein. Wenn das Axialspiel bekannt wäre, dann könnte dieses bei der Adaption berücksichtigt werden und die jeweils sensierten Stellungen korrigiert werden.
    • Schaltabsichtserkennung nach PT1-Strategie
  • Infolge eines Schub-Zugübergangs kann im Extremfall das Axialspiel der Getriebewellen vollständig überbrückt werden. Wenn das Spiel der Außenschaltung ausreichend klein ist, dann wird diese sprunghafte Positionsänderung vollständig auf den Schalthebel übertragen, die dann mit dem Schaltabsichtspotentiometer sensiert wird. Übersteigt dieser Sprung bestimmte Grenzen, dann kann eine Fehlauslösung nach PT1-Strategie erfolgen. Im Detail sollte zur sicheren Vermeidung einer Schaltabsicht der Offset der PT1-Strategie größer sein, als das maximal auftretende Axialspiel. Um den Offset der PT1-Strategie im Sinne dieser Bedingung abstimmen oder im Betrieb adaptieren zu können, muss das Axialspiel bekannt sein.
  • Eine mögliche Lösung der unter a) und b) beschriebenen Probleme kann z. B. durch eine Detektion des Axialspiels erreicht werden.
  • Bei eingelegtem Gang wird aus den auftretenden Stellungen gangabhängig der jeweilige mit dem getriebeseitigen Sensor ermittelte Maximal- und Minimalwert bestimmt und abgespeichert. Diese Suche wird über die gesamte Betriebsphase (Zeit zwischen Zündung ein und aus) durchgeführt, sodass man gangabhängige Maximal- und Minimalwerte erhält. Diese können nach Ende der Betriebsphase ebenso abgespeichert werden, sodass der Abgleich der Minimal- und Maximalwerte über die Lebensdauer des Fahrzeugs ausgedehnt werden kann. Die so ermittelte gangabhängige Differenz zwischen den sensierten Maximal- und Mmimalwerten ist gleich oder zumindest proportional zum gangabhängig auftretenden Axialspiel.
  • Die Suche der jeweiligen Minimal- und Maximalwerte der sensierten Stellungen kann z. B. nur erlaubt sein, wenn die folgenden Bedingungen eingehalten werden:
    Ein Gang muss erkannt sein (Gangnummer ungleich null).
    Das Fahrzeug muss sich im Zustand "Fahren" befinden.
    Die Schalthebelgeschwindigkeit muss kleiner sein als ein bestimmter Schwellenwert.
  • Die als Differenzweg am Schalthebel gemessene Kraft muss kleiner sein als eine bestimmte Schwelle (proportional zur Auskuppelschwelle).
    Der Gang muss bestimmte Zeit geschaltet sein.
    Das Vorzeichen des Motormoments muss einmal gewechselt haben (Gang sollte sicher geschaltet sein).
    Es darf keine Ersatzstrategie wirksam sein.
    Die Sensorwerte sollten innerhalb plausibler Bereiche liegen.
  • Selbstverständlich können die genannten Bedingungen auch beliebig miteinander kombiniert werden.
  • Zur Kompensation von Abweichungen der Steuer-/Regelstrecke vom Nominalzustand können z. B. die Parameter des Streckenmodells anhand von Messungen identifiziert und angeglichen werden, wie dies nachfolgend gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben wird.
  • Zur Kompensation von Abweichungen der Übertragungsstrecke wird beim EKM zum einen eine Korrektur des Greifpunkts durchgeführt, und zum anderen durch die Auswertung des dynamischen Gleichgewichts am Motor eine Korrektur des Reibwertes vorgenommen. Durch die Auswertung des dynamischen Gleichgewichts am Motor während Schlupfphasen erhält man eine Beziehung, die die Abweichung des an der Kupplung übertragenen Moments vom Sollkupplungsmoment beschreibt. Dabei besteht die Schwierigkeit, dass nicht unterschieden werden kann, ob die Abweichung aufgrund von Fehlern im Motormomentsignal, oder aufgrund von Fehlern der Übertragungsstrecke der Kupplung hervorgerufen werden.
  • Nachfolgend werden die gemessenen Signale aufgespaltet in die real wirkenden Größen, denen zusätzlich Abweichungen zugeordnet werden. Somit ergibt sich für die jeweiligen Signale:

    Me = Me0 + ΔM,

    MKsoll = MKist + ΔMk
  • Für das Momentengleichgewicht der real an der Kupplung wirkenden Größen ergibt sich je nach der Reibrichtung an der Kupplung (Schlupf > 0 → nmot > nget):


  • Die Auswertung des Momentengleichgewichts am Motor unter Berücksichtigung der fehlerbehafteten Größen ergibt:


  • Bei der Bestimmung des Gesamtfehlers wird deutlich, dass sich der Gesamtfehler, je nach Vorzeichen des Schlupfs, aus der Summe bzw. aus der Differenz der Fehler auf der Motorseite und der Fehler auf der Kupplungsseite bestimmen lassen kann.
  • Um eine für jeden Betriebszustand gültige Korrektur der Fehlermomente durchführen zu können, kann es sich anbieten, dass das Gesamtfehlermoment in die Anteile der Motorseite und der Kupplungsseite zu trennen. Dies ist durch die alleinige Auswertung des dynamischen Gleichgewichts am Motor nicht gegeben (eine Gleichung, zwei Unbekannte). Eine Auswertung des dynamischen Gleichgewichts zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten (zwei Gleichungen) ermöglicht die mathematische Auflösung des Gleichungssystems. Geometrisch bedeutet dies allerdings, dass der Schnittpunkt von zwei nahezu parallelen Geraden gesucht wird.
  • Dies kann zu numerischen Problemen führen. Eine Auswertung des dynamischen Gleichgewichts zu verschieden Zeitpunkten kann aber numerisch stabil sein, allerdings kann nicht garantiert werden, dass die auftretenden Fehler auf der Motorseite bzw. auf der Kupplungsseite gleich geblieben sind.
  • Wenn sichergestellt werden kann, dass die auftretenden Fehler eine Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern (Motormoment, Kupplungsmoment, Motordrehzahl. . .) aufweisen, kann durch das Eintragen des Gesamtfehlers in Kennfelder (abhängig von den Betriebsparametern), wobei z. B. je ein Kennfeld für positiven und negativen Schlupf verwendet wird, eine Trennung der Fehler auf der Motorseite und der Kupplungsseite für jeden Betriebszustand in vorteilhafter Weise durchgeführt werden.
  • Dies wird deutlich, wenn die in die Kennfelder (Schlupf positiv, Schlupf negativ) eingetragenen Differenzmomente für einen beliebigen Betriebszustand kombiniert werden:


  • Nachfolgend wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ein Fliehkrafteinfluss auf den multiplikativen Steuerparameter (Reibwert) und/oder eine softwareseitige Korrektur vorgesehen.
  • Es ist denkbar, dass sich der Fliehkrafteinfluss bei der Kupplung eines Fahrzeuges wie eine Erhöhung des Reibwertes mit dem Quadrat der Drehzahl äußert, und zwar mit + 15% bei 6000 rpm. Bei der Dieselkupplung ist der Einfluss qualitativ und quantitativ anders.
  • Auf die Zentralausrückerposition während dem sogenannten Schnüffeln ist kein Einfluss der Fliehkraft sichtbar. Dies kann durch eine Kompensation des Fliehkrafteinflusses auf den Kupplungsdeckel erklärt werden. Ein Fliehkrafteinfluss auf die Anpresskraft kann unabhängig davon ferner existieren.
  • Zu vorbestimmten Fahrzeugen liegen Messungen vor, in denen bei langer Fahrt mit hoher Drehzahl der Reibwert hochadaptiert wurde. Fig. 81 zeigt die Ergebnisse von Reibwertadaptionen bei verschiedenen Drehzahlen. Die erkennbare Drehzahlabhängigkeit ist quantitativ mit dem vorausgesagten Fliehkrafteinfluss identisch.
  • Qualitativ kann eine Reibwerterhöhung bei hohen Drehzahlen beobachtet werden und eine darauffolgende Reibwertverringerung bei normalen Drehzahlen. Allerdings werden Werte von + 20% bei 4000 rpm erreicht.
  • Nach einer "Hochadaption" z. B. auf der Autobahn fallen nachfolgende Schaltungen bei niedrigen Drehzahlen zu weich bzw. mit zuviel Schlupf aus.
  • Eine Korrektur ist softwareseitig leicht vorzuhalten, indem mit einem fliehkraftkorrigierten Reibwert gesteuert wird, d. h. die Umrechnungsroutinen Moment <-> Weg kann modifiziert werden. Dabei können z. B. die Dateien K_KAUSMR.C und K_MR.C verändert werden.
  • Nachfolgend sind die möglichen Änderungen fett angedeutet.


  • Der gewählte Rechenweg wurde hinsichtlich von Probleme mit Bereichsgrenzen der Variablen und der Quantelung bei kleinen Werten überprüft. Die Änderung ist verträglich mit dem Sensorfehler Motordrehzahl (bei Ersatzwert 1000 rpm wird um 0.4% korrigiert). Mit dem Eingriff in diese fundamentalen Berechnungsroutinen zwischen Moment und Weg laufen auch alle Adaptionen, wie z. B. Rutschtests, fliehkraftkorrigiert. Eine vorhandene Streuung des Fliehkrafteinflusses bei mehreren baugleichen Kupplungen kann möglich sein.
  • Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung betrifft insbesondere ein 6-Gang-Getriebe mit einem geeigneten Getriebeaktor. Dabei wird insbesondere eine Möglichkeit vorgeschlagen, wie die Komponenten zueinander positioniert werden können.
  • Es ist z. B. möglich, dass die Aktorwelle vorzugsweise parallel verschoben zur Getriebewelle angeordnet wird. Nachfolgend werden verschiedene mögliche Kinernatiken gezeigt, welche sowohl eine Axialkraft als auch ein Drehmoment übertragen können. Diese verschiedenen Möglichkeiten werden anhand von konstruktiven Kriterien miteinander verglichen. Selbstverständlich sind auch andere geeignete Anordnungen der Komponenten möglich.
  • Das Getriebe weist 6 verschiedene Geschwindigkeitsstufen auf und hat eine Welle mit einem entsprechenden Umschaltmechanismus. Durch eine entsprechende Bewegung des sogenannten Gearsticks kann die Welle in geeigneter Weise bewegt werden, um einen Schaltvorgang zu ermöglichen.
  • Der Getriebeaktor kann an verschiedenen Stellen an dem Getriebe angeordnet werden.
  • In Fig. 82 ist das Getriebe mit dem Getriebeaktor dargestellt, wobei die Aktorwelle parallel zur Getriebewelle angeordnet ist. Dafür ist eine geeignete Verbindung (2) vorgesehen, welche jeweils die Schalt- und Auswahlbewegungen und die Kräfte von der Getriebewelle zur Aktorwelle übertragen.
  • In Fig. 83 ist eine mögliche Ausgestaltung dargestellt, bei dem der Mechanismus zwischen den Enden des Hebels (2) und der Nut an der Metallstange (1) und dem Getriebesegmenten (3) vorgesehen ist.
  • Eine mögliche Verbindung kann darin bestehen, dass als direkte Getriebeverbindung zum Übertragen des Momentes und der Rotation ein bewegbares Verbindungselement oder dgl. vorgesehen ist, mit dem axiale Kräfte und Bewegungen übertragen werden können. Beispielhaft sind derartige Lösungen in den Fig. 82 und 83 dargestellt.
  • In Fig. 84 ist eine mögliche Anordnung eines schwingenden Verbindungssystems dargestellt. Dazu weisen die Teile 1 und 2 jeweils eine Verzahnung auf, wobei ein Verbindungsteil (3) derart an dem Teil 2 angeordnet ist, dass das Teil 3 nicht axial zum Teil 2 bewegt werden kann. Das Teil 2 weist an der unteren Seite eine Rippe oder ein Bund (4) auf. Die Achsen a und b sind parallel zueinander angeordnet, sodass die Gewindezähne der Teile 1 und 2 ineinander greifen. Beim Zusammenbau wird das Teil 1 axial bewegt bis die Zähne der Teile 1 und 2oberhalb des Bundes (4) ineinander greifen. Das Teil 3 wird dann in Richtung der Pfeile 5 bewegt und ist an dem Teil 2 gesichert.
  • Nachdem Zusammenbau werden anliegende Momente über die ineinander greifenden Zähne der Teile 1 und 2 übertragen. Axialkräfte werden zwischen dem Bund (4) und der unteren Seite des Teil 1 oder zwischen dem Teil 3 und der oberen Seite des Teils 1 übertragen.
  • In Fig. 85 ist ein gleitendes Übertragungssystem schematisch dargestellt. Bei dieser möglichen Ausgestaltung ist eine Achse a vorgesehen, um die ein Teil 1 rotiert, wobei das Teil 1 eine Verzahnung aufweist. Um eine Achse b rotiert das ebenfalls eine Verzahnung aufweisende Teil 2. Das Teil 2 hat an seiner unteren Seite einen Ansatz oder einen Bund (4) und parallel verlaufende Flanken (5). Das Teil 3 weist ebenfalls parallel zueinander verlaufende Flanken (6) auf, weiche mit denen des Teils 2 aneinander liegen. Dadurch werden relative Drehbewegungen zwischen diesen Teilen vermieden. Zusätzlich wird eine axiale Relativbewegung des Teils 3 zu Teil 2 vermieden. Die Achsen a und b sind parallel zueinander angeordnet, sodass die Getriebezähne der Teile 1 und 2 ineinander greifen können. Während des Zusammenbaus wird das Teil 1 axial bewegt, bis die Zähne mit den Zähnen des Teils 2 ineinander greifen und an dem Bund (4) anliegen, Das Teil 3 kann dann in die durch den Pfeil 7 angegebene Richtung gleiten, wobei Teil 1 und Teil 2 axial gesichert werden.
  • Nach dem Zusammenbau kann auch diese Ausgestaltung jedes auf die Teile 1 oder 2 übertragene Drehmoment durch die Flanken der ineinander greifenden Zähne übertragen werden. Axialkräfte werden zwischen dem Bund (4) und der Unterseite von Teil 1 oder zwischen dem Teil 3 und der Oberseite des Teiles 1 übertragen.
  • Besonders vorteilhaft ist hierbei die kompakte Bauweise. Der Aktor braucht lediglich entlang seiner Achse bis zu dem Bund bewegt werden. Eine Kopplung des Mechanismus kann z. B. durch eine Öffnung in dem Getriebegehäuse erfolgen.
  • Eine weitere Ausgestaltung kann z. B. durch eine entkoppelte Lösung erfolgen, wobei eine spiegelsymmetrische Anordnung vorgesehen sein kann. In Fig. 86 ist eine derartige Ausgestaltungsmöglichkeit gezeigt.
  • Auf der linken Seite befindet sich die Achse a, um die ein Teil rotieren und entlang gleitend kann, welches einen Schaft (1) und einen verzahnten Bereich (2) umfasst. Auf der rechten Seite ist die Achse b angeordnet, um die ein ähnlich ausgestaltetes Teil gleiten und rotieren kann, welches ebenfalls einen verzahnten Bereich (3) und einen Schaft (4) aufweist. An dem Schaft ist eine Zahnstange (8) angeordnet, welche drehbar vorgesehen ist jedoch nicht entlang des Schaftes (1) gleiten kann. Ebenso ist an dem Schaft (4) eine weitere Zahnstange (7) vorgesehen. Im rechten Winkel zu den Achsen a und b sind weitere Achsen c und d vorgesehen, um welche die Rippe (5) und (6) rotieren.
  • Die Achsen a und b sind derart parallel zueinander angeordnet, sodass die Zähne der Teile 2 und 3 ineinander greifen. Die Achsen c und d sind zueinander parallel angeordnet, wobei diese wiederum im rechten Winkel zu den Achsen a und b stehen. Die vier Achsen sind also derart angeordnet, dass die Zähne der Teile 8-6 sowie 5-6 und 5-7 ineinander greifen.
  • Während des Zusammenbaus werden die Teile 1 und 2 axial entlang der Achse a bewegt bis die Zähne mit den Zähnen der Teile 3 und 4 ineinander greifen. Das Teil 6 wird dann entlang der Achse d verschoben, bis die Zähne mit den Zähnen der Teile 5 und 8 ineinander greifen. Das Teil 6 wird dann durch das Teil 1 axial gesichert.
  • Ein Drehmoment kann zwischen den Teilen 1 und 2 übertragen werden. Dabei wird eine Kontaktkraft zwischen den Flanken der Zähne der Teile 2 und 3 erzeugt. Dadurch wird ein Moment über die Achse b von dem Teil 3 auf das Teil 4 übertragen. Dieses Moment ist proportional zu dem Verhältnis des effektiven Radius der beiden Verzahnungen.
  • Eine Kraft parallel zur Achse a kann bei den Teilen 1 und 2 wie folgt übertragen werden. Die Kraft wird auf das Teil 8 übertragen. Eine Kontaktkraft wird dann zwischen den Flanken der Zähne 8-6, 5-6 sowie 5-7 erzeugt und bewirkt eine axiale Kraft, welche auf das Teil 7 wirkt. Dadurch wird eine Kraft in den Teilen 3-4 in gleicher Richtung erzeugt. Diese Kraft ist proportional zum Verhältnis des effektiven Radius der beiden Verzahnungen 5 und 6.
  • Eine weitere spiegelsymmetrische Anordnung ist in Fig. 87 angedeutet. Auf der linken Seite ist eine Achse a vorgesehen, wobei ein Teil um diese rotieren und entlang gleiten kann, welche einen Schaft (4) und einen verzahnten Abschnitt (2) aufweist. Auf der rechten Seite ist die Achse b vorgesehen, wobei ebenfalls ein Teil mit einem verzahnten Abschnitt (1) und einem Schaft (3) vorgesehen ist, wobei dieses Teil um die Achse h rotieren und entlang gleiten kann. Zwischen den beiden Achsen a und b ist eine weitere Achse c vorgesehen. Um diese Achse kann sich ein Hebel (5) bewegen. An den Enden des Hebels (5) sind Stifte (6 und 7) vorgesehen, welche jeweils in entsprechende Nuten an dem Teil 1 und 2 angeordnet sind.
  • Die Achsen a und b sind derart parallel zueinander angeordnet, dass die Zähne der Teile 1 und 2 ineinander greifen können. Die Achse c ist im rechten Winkel zu den Achsen a und b angeordnet.
  • Während des Zusammenbaus der Teile 2 und 4 werden diese axial entlang der Achse a bewegt, bis die Zähne mit den Zähnen der Teile 1 und 3 ineinander greifen. Das Teil 5 wird entlang der Achse c bewegt bis die Stifte (6 und 7) in die entsprechenden Nuten eingreifen. Das Teil 5 muss dann axial an dem Teil 2 gesichert werden.
  • Ein Drehmoment auf der Achse a kann durch die Teile 2 und 4 wie folgt übertragen werden. Eine Kontaktkraft wird zwischen den Flanken der ineinander greifenden Zähne der Teile 2 und 1 erzeugt. Dadurch kann ein Moment in den Teilen 3 und 1 auf die Achse b übertragen werden. Dieses Moment kann proportional im Verhältnis des effektiven Radius der beiden Verzahnungen sein.
  • Eine Kraft parallel zur Achse a kann durch die Teile 4 und 2 übertragen werden. Eine Kontaktkraft wird demzufolge zwischen den Stiften in dem Teil 2 und dem Stift (7) erzeugt. Dadurch wird ein Moment in dem Teil 5 erzeugt, welches als Reaktion durch eine Kontaktkraft zwischen dem Stift (6) und der Nut in dem Teil 1 erzeugt wird. Dadurch wird wiederum eine Kraft in den Teilen 3 und 1 erzeugt. Die Größe dieser Kraft kann proportional zu dem Verhältnis der effektiven Längen des Hebels (c6) und (c7) sein. Die Richtung kann z. B. abhängig von c zu a und/oder zu b sein.
  • In Fig. 88 ist eine weitere mögliche Ausgestaltung eines spiegelsymmetrischen Aufbaus dargestellt. Auf der linken Seite ist die Achse a vorgesehen, wobei ein Teil sowohl um diese Achse rotiert als auch entlang dieser Achse verschoben werden kann. Dieses Teil kann einen Schaft (1) und einen Schwingarm (2) mit zwei kugelförmigen Köpfen (5 und 6) aufweisen. Auf der rechten Seite ist die Achse b dargestellt, welche ebenfalls ein Teil aufweist, welches einen Schaft (3) und einen Schwingarm (4) mit zwei kugelförmigen Aufnahmen (7 und 8) aufweist. Zwischen den Teilen 2 und 4 sind zwei Verbindungsstangen (9 und 10) mit kugelförmigen Aufnahmen (11, 12, 13 und 14) an ihren Enden vorgesehen. Jede Aufnahme kann einen kugelförmigen Kopf aufnehmen, sodass Verbindungen zwischen den folgenden Teilen vorgesehen sind: 11 und 5, 12 und 7, 13 und 6, sowie 14 und 8.
  • Während dem Zusammenbau der Teile 1 und 2 werden diese axial entlang der Achse a bewegt, bis die kugelförmigen Aufnahmen (11 und 13) derart angeordnet sind, dass die kugelförmigen Köpfe (5 und 6) jeweils in die Aufnahmen einsteckbar sind.
  • Ein Drehmoment, welches über die Achse a aufgebracht wird, kann bei den Teilen 1 und 2 folgende Reaktionen auslösen. Die kugelförmigen Verbindungen (11 und 5) sowie (13 und 6) wirken als Zugstäbe, wobei eine entsprechende Kraft in die Stangen (9 und 10) eingeleitet wird. Dadurch kann über die kugelförmigen Verbindungen (12 und 7, sowie 14 und 8) ein entsprechendes Moment über die Teile 3 und 4 auf die Achse b übertragen werden. Dieses Moment kann proportional zu den effektiven Radien der beiden Schwingarme sein.
  • Eine Kraft parallel zur Achse a kann bei den Teilen 1 und 2 entsprechende Reaktionen hervorrufen. Dabei werden die kugelförmigen Verbindungen (11 und 5 sowie 13 und 6) als Zugstab vorgesehen, sodass eine entsprechende Kraft in den beiden Stangen (9 und 10) vorgesehen sein kann. Dadurch werden die kugelkopfförmigen Verbindungen (12 und 7 sowie 14 und 8) eine entsprechende axiale Kraft in den Teilen 3 und 4 entlang der Achse b aufbringen. Die Größe dieser Kraft kann z. B. proportional zu dem Produkt des Sinuswinkels zwischen der Achse a und den Teilen 9 und 10 dividiert durch den Sinuswinkel zwischen der Achse b und den Teilen 9 und 10 sein.
  • Des weiteren sind gekoppelte Getriebelösungen denkbar. In Fig. 89 ist eine mögliche Ausgestaltung dargestellt, bei der eine winklig versetzte Verzahnung vorgesehen ist. Auf der linken Seite ist die Achse a vorgesehen, um die ein Teil rotieren und entlang der Achse verschoben werden kann. Dieses Teil umfasst eine obere Verzahnung (1) und eine untere Verzahnung (2), wobei die Verzahnungen (1 und 2) den gleichen effektiven Radius aufweisen. Die winklig versetzte Verzahnung ist zueinander fixiert, wobei diese um die halbe Entfernung zwischen zwei Zähnen zueinander versetzt sind. Auf der linken Seite ist die Achse b vorgesehen, welche ebenfalls ein Teil aufweist, welches eine zweite obere Verzahnung (3) und eine zweite untere Verzahnung (4) vorsieht. Die beiden Verzahnungen (3 und 4) weisen den gleichen effektiven Radius auf. Auch die Verzahnung (3 und 4) sind zueinander fixiert. Die Achsen a und b sind derart parallel zueinander angeordnet, dass die Zähne der Teile 1 und 2 sowie 3 und 4 ineinander greifen künnen.
  • Ein Drehmoment, welches auf die Achse a aufgebracht wird, kann folgende Reaktionen bei den Teilen 1 und 2 auslösen. Eine Kontaktkraft wird erzeugt zwischen den Flanken der ineinander greifenden Zähne der Teile 1 und 3 sowie der Teile 2 und 4. Dadurch kann ein Moment über die Teile 3 und 4 auf die Achse b übertragen werden. Dieses Moment kann z. B. proportional zum Verhältnis der effektiven Radien der beiden Verzahnungen sein.
  • Eine Kraft parallel zur Achse a kann bei den Teilen 1 und 2 folgende Reaktionen auslösen. Eine Kontaktkraft wird zwischen den Enden der ineinander greifenden Zähne der Teile 1 und 4 oder der Teile 2 und 3 erzeugt werden (unabhängig von der Richtung der Kraft), dadurch kann eine Kraft in den Teilen 3 und 4 von elwa gleicher Größe und Richtung erzeugt werden.
  • Als weitere Möglichkeit für eine Drehmomenten Übertragungseinrichtung kann ein sogenanntes Verzahnungs- und Flanken-Konzept vorgesehen sein. In Fig. 90 ist eine mögliche konstruktive Ausgestaltung eines solchen Konzepts dargestellt. Auf der linken Seite ist die Achse a vorgesehen, um die ein verzahntes Teil 1 rotieren und entlang gleiten kann. Der Verzahnungsabschnitt des Teiles 1 ist mittig mittels einer Hinterschneidung oder einer geeigneten Ausnehmung 3 unterbrochen.
  • Auf der rechten Seite ist die Achse b vorgesehen, wobei auch ein verzahntes Teil 2 vorgesehen ist. Auch hier ist die Verzahnung 2 mittig unterbrochen mittels eines Rippenelements oder einer Flanke (4). Die Achsen a und b sind derart parallel zueinander angeordnet, dass die Zähne der Teile 1 und 2 ineinander greifen können. Des weiteren sind die Teile 1 und 2 derart angeordnet, dass die Flanke (4) geeignet in die Ausnehmung 3 eingreifen kann.
  • Ein Drehmoment, welches über die Achse a aufgebracht wird, karin folgende Reaktion an dem Teil 1 auslösen. Eine Kontaktkraft wird zwischen den Flanken der ineinander greifenden Zähne der Teile 1 und 2 erzeugt. Dadurch kann ein Moment über das Teil 2 auf die Achse b übertragen werden. Dieses Moment kann proportional zum Verhältnis der effektiven Radien der beiden Verzahnungen sein.
  • Eine Kraft parallel zur Achse a kann in dem Teil 1 folgende Reaktion auslösen. Eine Kontaktkraft kann zwischen jeder oberen und unteren Seite der Ausnehmung (3) und der Flanke (4) erzeugt werden. Dadurch kann eine Kraft in dem Teil 2 mit gleicher Größe und gleicher Richtung, wie die Originalkraft, erzeugt werden.
  • Eine weitere konstruktive Ausgestaltung ist in Fig. 91 dargestellt, bei der ein überlappendes Flankenkonzept vorgesehen ist. Auf der linken Seite ist die Achse a angeordnet, um die das Teil 1 rotieren und entlang gleiten kann. Dieses Teil umfasst einen Verzahnungsbereich (3) und eine gebogene Flanke (5). Auf der rechten Seite ist die Achse b angeordnet, bei der ein ähnliches Teil 2 vorgesehen ist. Dieses Teil umfasst einen Verzahnungsbereich (4) und eine gekrümmte Flanke (6).
  • Die Achsen a und b sind derart parallel zueinander angeordnet, dass die Zähne der Teile 1 und 2 ineinander greifen können. Des weiteren sind die Teile 1 und 2 derart angeordnet, dass die Flankenenden (7 und 8) jeweils an den gegenüberliegenden Teilen 2 und 1 anliegen.
  • Während des Zusammenbaus kann das Teil 1 axial entlang der Achse a bewegt werden, bis das Flankenende (7) an dem Teil 2 anliegt. Die Teile 1 und 2 müssen dann übereinstimmend bewegt werden, sodass die Zähne (3 und 4) ineinander greifen und das Teil 8 die Oberfläche von Teil 1 berührt.
  • Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
  • In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombination der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
  • Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüchen unabhängige Gestaltung aufweisen.
  • Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.
  • Im folgenden werden Erläuterungen zu in der obigen Beschreibung gegebenenfalls verwendeten Abkürzungen beziehungsweise Begriffen gegeben:


Claims (1)

  1. Verfahren, Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einem Antriebsmotor, einer Kupplung und/oder einem Getriebe im Antriebsstrang, insbesondere mit einem elektronischen Kupplungsmanagement und/oder mit einer ASG-Ansteuerung, gekennzeichnet durch mindestens eines der nachfolgenden in den Anmeldungsunterlagen enthaltenen Merkmale oder der Kombination von mindestens zwei dieser Merkmale.
DE10233769A 2001-08-06 2002-07-25 Verfahren, Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einem elektronischen Kupplungsmanagement und/oder mit einer ASG-Ansteuerung Ceased DE10233769A1 (de)

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