DE10302051A1

DE10302051A1 - Steuersystem für eine Schaltwalze eines Zahnräderwechselgetriebes eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE10302051A1
Application number: DE2003102051
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Grillenberger; Peter Dipl.-Ing. Hahn
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2004-08-05
Also published as: WO2004065825A1

Abstract

Bei schnellen Gangwechseln von einem Ursprungsgang in einen Zielgang kann es durch die zu schnelle Synchronisation der Getriebeeingangswelle auf die Synchrondrehzahl im Zielgang zu unangenehm spürbaren Synchronschlägen kommen. Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Steuersystem vorzuschlagen, mittels welchem schnelle und dennoch komfortable Gangwechsel möglich sind. DOLLAR A Das Steuersystem verfügt über einen Positionsregler, welcher die Schaltwalze durch Ansteuerung eines Stellglieds in die für das Einlegen des Zielgangs notwendige Position bringt. Das erforderliche Reglerverhalten ist nicht über den gesamten Verlauf des Gangwechsels konstant. Erfindungsgemäß sind Reglerparameter des Positionsreglers von einer Abweichung der Ist-Position von einer Soll-Position der Schaltwalze abhängig. Damit kann das Reglerverhalten an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. DOLLAR A Einsatz in einem Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine Schaltwalze eines Zahnräderwechselgetriebes eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1.
Schaltwalzen zur Betätigung von Schaltelementen, beispielsweise Schiebemuffen, von Zahnräderwechselgetrieben sind allgemein bekannt. Eine Schaltwalze verfügt über Steuerkurven, in welche sogenannte Schaltstifte eingreifen. Die Schaltstifte stehen mit Schiebemuffen in Wirkverbindung. Beim Drehen der Schaltwalze werden je nach Position der Schaltwalze eine oder mehrere Schiebemuffen betätigt und damit ein Gang des Zahnräderwechselgetriebes ein- oder ausgelegt. Zum Einlegen eines Ganges muss also eine bestimmte Position der Schaltwalze eingestellt werden.

In der DE 28 08 894 A1 ist ein Zahnräderwechselgetriebe mit einer Schaltwalze beschrieben, bei welchem durch Drehen der Schaltwalze Gänge sequenziell nacheinander ein- und ausgelegt werden. Die EP 0 741 258 B1 beschreibt ein Zahnräderwechselgetriebe mit einer Schaltwalze, bei welchem die Zwangskopplung zwischen Schaltwalze und Schaltstift aufhebbar ist. Damit kann bei einer Drehung der Schaltwalze das Ein- und Auslegen einzelner Gänge übersprungen werden, ein sequenzielles Durchschalten der Gänge ist damit nicht mehr notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem für eine Schaltwalze zu schaffen, welches komfortable und schnelle Schaltungen des Zahnräderwechselgetriebes ermög licht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Steuersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Steuersystem verfügt über ein Stellglied zur Positionsänderung der Schaltwalze und einen Positionsregler, welcher die Position der Schaltwalze bei einem Wechsel von einem Ursprungsgang in einen Zielgang regelt. Das Steuersystem steuert dazu das Stellglied an. Zum Einlegen des Zielgangs muss die Schaltwalze in eine bestimmte Ziel- bzw. Sollposition eingestellt werden. Der Positionsregler hat als Regelgröße die Position der Schaltwalze und als Stellgröße das Ansteuersignal für das Stellglied und damit indirekt die Änderungsgeschwindigkeit der Position, also der Drehgeschwindigkeit, der Schaltwalze. Der Sollwert entspricht jeweils der Ziel- bzw. Sollposition der Schaltwalze im Zielgang. Die Position der Schaltwalze wird somit als Winkelstellung gegenüber einer Neutralstellung angegeben.

Erfindungsgemäß sind Reglerparameter des Positionsreglers von einer Abweichung einer Ist-Position von der Soll-Position der Schaltwalze, also von der Regelabweichung des Positionsreglers abhängig. Der Positionsregler ist somit als ein sogenannter adaptiver Regler ausgeführt. Der Positionsregler kann sich aus verschiedenen Anteilen, wie beispielsweise einem Proportionalanteil (P-Anteil) und/oder einem Differentialanteil (D-Anteil) und/oder einem Integralanteil (I-Anteil) und/oder einem Konstantanteil zusammensetzen. Die Reglerparameter bestimmen das Verhalten des Positionsreglers. Reglerparameter sind beispielsweise ein Verstärkungs- oder Proportionalfaktor des Proportionalanteils, die Höhe des Konstantanteils oder Parameter des D- oder I-Anteils. Damit kann auch ein oder mehrere Anteile deaktiviert werden, womit der oder die Anteile keinen Einfluss auf das Reglerverhalten mehr haben.

Das Stellglied kann beispielsweise als ein Elektromotor oder eine hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit ausgeführt sein. Unter dem Begriff Ursprungsgang wird auch eine Neutralstellung des Zahnräderwechselgetriebes, also eine Stellung ohne eingelegten Gang, verstanden.

Ein Gangwechsel von einem Ursprungs- in einen Zielgang besteht aus mehreren Phasen. Im folgenden wird ein beispielhafter Phasenverlauf während eines Gangwechsels dargestellt. Entsprechend der Phasen ändert sich die Position der Schaltwalze oder bleibt konstant. In einer ersten Phase wird das abgegebene Drehmoment einer Antriebsmaschine abgebaut. Gleichzeitig kann eine zwischen der Antriebsmaschine und dem Zahnräderwechselgetriebe angeordnete Kupplung zumindest teilweise geöffnet werden; die Position der Schaltwalze bleibt dabei unverändert. In einer zweiten Phase wird der Ursprungsgang ausgelegt. Dies wird durch eine Drehung der Schaltwalze erreicht. In einer dritten Phase wird eine Getriebeeingangswelle auf eine Synchrondrehzahl im Zielgang synchronisiert. Bei einem sogenannten synchronisierten Zahnräderwechselgetriebe geschieht dies mit einer Synchronisiereinrichtung, beispielsweise Synchronringen, welche jeweils einem Gang zugeordnet ist. Während der Synchronisation wird von der Schaltwalze eine Kraft auf die Synchronisiereinrichtung ausgeübt, ohne dass sich die Position der Schaltwalze ändert oder mit einer Änderung der Position unter Zwischenschaltung von Federelementen in den Kraftfluss. Nach der Synchronisation wird in einer vierten Phase der Zielgang durch eine weitere Änderung der Position der Schaltwalze in die Ziel- bzw. Sollposition eingelegt. Abschließend wird das abgegebene Drehmoment der Antriebsmaschine wieder aufgebaut und die Kupplung, sofern sie vorher geöffnet wurde, wieder geschlossen. Die Position der Schaltwalze bleibt dabei unverändert. Überschneidungen der vorgenannten Phasen sind möglich.

Das für schnelle und komfortable Schaltungen notwendige Reglerverhalten ist erfindungsgemäß in den genannten Phasen des Gangwechsels und bei den Übergängen zwischen den Phasen nicht konstant. Es ändert sich damit in Abhängigkeit von der Reg lerabweichung. Mit einer Anpassung der Reglerparameter in Abhängigkeit von der Reglerabweichung kann das Reglerverhalten entsprechend der Anforderungen in den einzelnen Phasen und der Phasenübergänge verändert werden.

Ein vergleichbares Verhalten der Steuerungseinrichtung lässt sich auch mit einer Steuerung des Ansteuersignals für das Stellglied erreichen. Die Steuerung wäre in diesem Fall vom Verdrehwinkel der Schaltwalze abhängig. Dieser kann ausgehend von der Position im Ursprungsgang bestimmt werden. Alternativ dazu kann der zum Einlegen des Zielgangs noch notwendige Verdrehwinkel genutzt werden. Dieser entspricht der beschriebenen Abweichung der Ist-Position von der Soll-Position der Schaltwalze bei Verwendung eines Positionsreglers.

Eine Anforderung an ein Zahnräderwechselgetriebe ist die Durchführung von schnellen Gangwechseln. Ein Grund dafür ist, dass damit sehr schnell wieder ein Kraftfluss zwischen Antriebsmaschine und angetriebenen Fahrzeugrädern möglich ist. Um dies erreichen zu können, muss die Position der Schaltwalze sehr schnell verändert, also sehr schnell gedreht werden. Bei einer zu hohen Verdrehgeschwindigkeit kann es dabei zu einem sogenannten, unangenehm spürbaren Synchronschlag kommen. Ein Synchronschlag tritt dann auf, wenn die Synchronisierung zu schnell angefahren wird, die Kraft auf die Synchronisiereinrichtung zu groß ist und damit der Synchronisationsvorgang zu schnell durchgeführt wird. In anderen Phasen des Gangwechsels kann aber durchaus eine höhere Verdrehgeschwindigkeit ohne Komforteinbußen möglich sein. Mit dem erfindungsgemäßen Steuersystem kann die Verdrehgeschwindigkeit an die Anforderungen der einzelnen Phasen angepasst werden. Beispielsweise kann diese vor und/oder während des Synchronisationsvorgangs reduziert werden, indem der Positionsregler das Stellglied mit einem Ansteuersignal ansteuert, welches kleiner als das maximale Ansteuersignal ist.

In anderen Phasen kann eine höhere, insbesondere maximale Verdrehgeschwindigkeit eingestellt werden. Dazu wird das Stellglied mit einem betragsmäßig maximalen Ansteuersignal angesteuert. Dies kann ohne negative Auswirkungen auf den Komfort insbesondere beim Auslegen des Ursprungsgangs und/oder nach der Synchronisation der Getriebeeingangswelle erfolgen. Damit sind komfortable und gleichzeitig schnelle Gangwechsel möglich.

In Ausgestaltung der Erfindung weist der Positionsregler einen Proportional- und einen Konstantanteil auf. Ein Proportionalfaktor des Proportionalanteils und/oder der Konstantanteil ist von einer Abweichung einer Ist-Position von der Soll-Position der Schaltwalze, also von der Regelabweichung des Positionsreglers abhängig. Der Proportional- und/oder der Konstantanteil können dabei auch Null sein.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Abweichung in verschiedene Abschnitte unterteilt. Die Abweichung kann dabei, je nachdem ob eine Hoch- oder eine Rückschaltung durchgeführt wird, negativ oder positiv sein. Der Proportionalfaktor und der Konstantanteil sind innerhalb dieser Abschnitte konstant. Die Abschnitte können zumindest teilweise den genannten Phasen während des Gangwechsels und Übergängen zwischen der Phasen entsprechen. Damit wird ein einfacher Aufbau des Reglers erreicht. Damit ist auch die Abstimmung des Reglers in Form einer Festlegung der Reglerparameter besonders schnell durchführbar.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der Proportionalfaktor in ausgewählten Abschnitten der genannten Abweichung Null. Damit kann in den ausgewählten Abschnitten ein konstantes Ansteuersignal für das Stellglied erzeugt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft in einem ersten Abschnitt, in welchem der Ursprungsgang ausgelegt wird und/oder in einem dritten Abschnitt, in welchem die Synchronisation der Getriebeeingangswelle stattfindet und/oder in einem vierten Abschnitt, in welchem ein Einlegen des Zielgangs beginnt. Im ersten und im vierten Abschnitt kann die Schaltwalze mit einer maximalen Geschwindigkeit gedreht werden, ohne dass dies negative Auswirkungen auf den Komfort des Gangwechsels hat. Damit ergeben sich besonders schnelle und gleichzeitig komfortable Gangwechsel, wenn in diesen Abschnitten der Konstantanteil dem betragsmäßig maximalen Ansteuersignal entspricht, die Position der Schaltwalze also mit maximaler Geschwindigkeit verändert wird.

Im dritten Abschnitt, also während der Synchronisation kann damit ein Ansteuersignal eingestellt werden, welches eine Synchronisation ohne Synchronschlag erlaubt, die aber dennoch so schnell wie möglich durchgeführt wird.

In Ausgestaltung der Erfindung beginnt der dritte Abschnitt bei einer, im Vergleich zu einer Abweichung bei Beginn der Synchronisation, größeren Abweichung. Damit wird schon vor Beginn der Synchronisation die Geschwindigkeit der Änderung der Position der Schaltwalze auf das erlaubte Maß begrenzt. Damit wird ein Synchronschlag sicher vermieden. Die genaue Position der Schaltwalze bei Beginn der Synchronisation muss dazu nicht bekannt sein, da ein Sicherheitsabstand eingehalten wird. Mit dem Sicherheitsabstand kann auch eine Veränderung der Position bei Beginn der Synchronisation, beispielsweise durch Bauteiltoleranzen oder Verschleiß kompensiert werden. Eine Verlängerung der Schaltzeit ist dabei kaum merkbar.

In Ausgestaltung der Erfindung entspricht in einem fünften Abschnitt, welcher auf den vierten Abschnitt in Richtung kleiner Abweichung folgt, und in einem sechsten Abschnitt, welcher dem fünften Abschnitt in der selben Richtung folgt, der Proportionalfaktor einem konstanten Wert ungleich Null. Der Betrag des Proportionalitätsfaktors im sechsten Abschnitt ist dabei betragsmäßig kleiner als der Proportionalitätsfaktor im fünften Abschnitt. In einem siebten Abschnitt, welcher bei einer Abweichung von Null endet, ist der Proportionalfaktor und der Konstantanteil Null. Im siebten Abschnitt ist der Regler damit unempfindlich gegen sogenanntes Messrauschen bei der Bestimmung der Ist-Position der Schaltwalze. Mit dem derartigen Regler wird eine stabile und stationär genaue Regelung ermöglicht.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Grenzen der genannten Abschnitte veränderbar. Die Grenzen können damit adaptiert werden. Die Position der Schaltwalze bei Beginn und Ende der genannten Phasen des Gangwechsels können auf Grund von Beobachtung von Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs oder des Stellglieds, beispielsweise der gemessenen Position der Schaltwalze, der Drehzahlen des Zahnräderwechselgetriebes oder der Stromstärke durch das Stellglied, bestimmt werden. Der Beginn der Synchronisation ist beispielsweise durch einen plötzlichen Anstieg der Stromstärke des Ansteuerstroms für das Stellglied erkennbar. Durch Vergleich der ermittelten Positionen mit den abgespeicherten Grenzen der Abschnitte können die Grenzen an die tatsächlichen Begebenheiten angepasst werden.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Grenzen der genannten Abschnitte und/oder die Proportionalitätsfaktoren und/oder die Konstantanteile vom Ist- und Zielgang abhängig. Das optimale Reglerverhalten ist nicht für alle möglichen Gangwechsel identisch. Dies ist beispielsweise durch unterschiedliche Geometrien oder unterschiedlichen Verschleiß in den verschiedenen Gängen begründet. Durch die genannten Abhängigkeiten kann das Reglerverhalten für jeden Gangwechsel optimal gestaltet werden.

Alternativ oder zusätzlich zu den genannten Abhängigkeiten können die Grenzen der genannten Abschnitte und/oder die Proportionalitätsfaktoren und/oder die Konstantanteile von weiteren Zustands-, Betriebs- oder Umweltgrößen des Kraftfahrzeugs abhängig sein.

weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 einen Ausschnitt eines Zahnräderwechselgetriebes mit einer Schaltwalze und einem Steuersystem für die Schaltwalze und

2 eine Kennlinie eines Positionsreglers des Steuersystems der Schaltwalze.

1 zeigt einen Ausschnitt eines. schematisch dargestellten Zahnräderwechselgetriebes mit einer Schaltvorrichtung 10 zur Betätigung von Schaltelementen zum Ein- und Auslegen der verschienenen Gänge des Zahnräderwechselgetriebes. Das Zahnräderwechselgetriebe verfügt über mehrere Schaltelemente, wobei nur ein Schaltelement in Form einer Schiebemuffe 11 dargestellt und nachfolgend stellvertretend genannt ist.
Die Schaltvorrichtung 10 verfügt über eine um eine Drehachse 12 drehbare Schaltwalze 13, welche von einem Stellglied in Form eines Elektromotors 14 angetrieben wird. Auf einer Ausgangswelle 15 des Elektromotors 14 ist ein Zahnrad 16 befestigt, das mit einer an die Schaltwalze 13 angeformten Außenverzahnung 17 kämmt.
Die Schaltwalze 13 verfügt über eine Steuerkurve 18, in welche ein Schaltstift 19 eingreift. Der Schaltstift 19 ist über ein Koppelelement 20 mit einer Schaltgabel 21 verbunden. Die Schaltgabel 21 umschließt teilweise die Schiebemuffe 11. Damit kann bei einer Drehung der Schaltwalze 13 die Schiebemuffe 11 entsprechend dem Verlauf der Steuerkurve 18 parallel zur Drehachse 12 der Schaltwalze 13 verschoben werden. Durch das Verschieben der Schiebemuffe 11 kann ein Gang im Zahnräderwechselgetriebe in bekannter Weise ein- oder ausgelegt werden. Die Schaltwalze 13 verfügt für jedes weitere Schaltelement über eine entsprechende, nicht dargestellte Steuerkurve. Damit kann durch Verdrehen der Schaltwalze 13 jeder Gang des Zahnräderwechselgetriebes ein- oder ausgelegt werden. Mit der dargestellten Schaltvorrichtung 10 können die Gänge sequenziell nacheinander ein- und ausgelegt werden. Die Schaltvorrichtung kann aber auch so ausgeführt sein, dass das Ein- und Auslegen einzelner Gänge übersprungen werden kann. Dies kann beispielsweise mit einer in der EP 0 741 258 B1 beschriebenen Schaltwalze erreicht werden.
Der Elektromotor 14 wird von einer Steuerungseinrichtung 22 angesteuert. Die Steuerungseinrichtung 22 steht außer mit dem Elektromotor 14 mit einem Positionssensor 23 und einem Bedienhebel 24 in Signalverbindung. Mittels des Positionssensors kann die aktuelle Ist-Position der Schaltwalze 13 erfasst werden. Schaltungen von einem Ursprungsgang in einen Zielgang können von einem Fahrzeugführer mittels des Bedienhebels 24 oder auf an sich bekannte weise von der Steuerungseinrichtung 22 in Abhängigkeit von Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeit und Stellung eines Fahrpedals, bestimmt werden.
In der Steuerungseinrichtung 22 ist ein Positionsregler enthalten, welcher die Schaltwalze 13 auf die aktuelle Soll-Position einstellt. Dazu verändert die Steuerungseinrichtung 22 die Polarität und/oder die Höhe der am Elektromotor 14 angelegten Spannung. Durch Änderung der Polarität kann die Drehrichtung und durch Änderung der Höhe der Spannung die Drehgeschwindigkeit bzw. das aufbringbare Drehmoment des Elektromotors 14 verändert werden. Das Ansteuersignal wird vom Positionsregler aus der Ist-Position und der Soll-Position der Schaltwalze 13 entsprechend einer Kennlinie bestimmt.
Bei der Auslösung einer Schaltung von einem Ursprungs- in einen Zielgang wird von der Steuerungseinrichtung 22 eine neue Soll-Position der Schaltwalze 13 vorgegeben. Der Positions regler berechnet damit entsprechende Steuersignale für den Elektromotor 14, so dass die Schaltwalze 13 in die Soll-Position gebracht wird.
Die Kennlinie 32 des Positionsreglers ist in 2 dargestellt. Auf einer Abszisse 30 ist die Abweichung der Ist-Position zur Soll-Position der Schaltwalze 13; auf einer Ordinate 31 ist die Höhe des Ansteuersignals für den Elektromotor 14 in Form der angelegten Spannung aufgetragen. Die Kennlinie ist nur für positive Abweichungen dargestellt. Für negative Abweichungen ergibt sich die Kennlinie aus einer Spiegelung der dargestellten Kennlinie 32 an der Ordinate 31. Asymmetrische Kennlinienverläufe sind ebenfalls möglich. Bei einem Gangwechsel wird die Kennlinie 32 von betragsmäßig großen Abweichungen in Richtung kleinen Abweichungen hin durchlaufen.
Die Kennlinie 32 weist einen Proportionalanteil und einen Konstantanteil auf. Der Proportionalanteil bewirkt eine Steigung der Kennlinie 32, deren Größe dem Proportionalfaktor des Proportionalanteils entspricht. Der Konstantanteil bewirkt eine Verschiebung der Kennlinie 32 entlang der Abszisse 31. Der Proportionalfaktor und der Konstantanteil ändern sich in Abhängigkeit von der Abweichung der Ist-Position von der Soll-Position, wobei die Größen abschnittsweise konstant sind.
Der Gangwechsel beginnt mit einer Abweichung 33, welche dem Verdrehwinkel zwischen der Position der Schaltwalze 13 im Ursprungsgang und der Ziel-Position im Zielgang entspricht. Zu Beginn des Gangwechsels wird das abgegebene Drehmoment einer nicht dargestellten Antriebsmaschine abgebaut und eine ebenfalls nicht dargestellte Kupplung zwischen Antriebsmaschine und Zahnräderwechselgetriebe geöffnet. Anschließend wird die Schaltwalze 13 in Richtung der Soll-Position verdreht, so dass die Abweichung abnimmt. An der Schiebemuffe des Ursprungsgangs liegt kein Drehmoment mehr an, so dass in einem ersten Abschnitt a der Ursprungsgang durch Verschieben der Schiebemuffe ausgelegt wird. Das Auslegen kann mit maximaler Drehgeschwindigkeit erfolgen, so dass die Spannung einem Maximalwert 34 entspricht. Der Proportionalfaktor und damit der Proportionalanteil ist im Abschnitt a Null, der Konstantanteil entspricht dem Maximalwert 34.
Bei einer Abweichung 35 beginnt die Synchronisierung des Zielgangs zu wirken. Bei Erreichen dieser Abweichung 35 darf die Verdrehgeschwindigkeit der Schaltwalze 13 nicht zu groß sein, da sonst ein spürbaren Synchronschlag auftreten würde. Aus diesem Grund wird in einem zweiten Abschnitt b, der auf den Abschnitt a in Richtung kleinerer Abweichungen folgt, der Proportionalitätsfaktor und der Konstantanteil so gewählt, dass bei einer Abweichung 36, die um einen Sicherheitsabstand größer ist als die Abweichung 35, bei der die Synchronisierung zu wirken beginnt, eine Spannung 37 erreicht wird, bei welcher kein Synchronschlag auftritt. Im Abschnitt b verbindet die Kennlinie 32 den Maximalwert 34 der Spannung mit der Spannung 37.
Im darauf folgenden dritten Abschnitt c bleibt die Spannung 37 konstant erhalten. Der Proportionalitätsfaktor ist damit wieder Null. Die Schaltwalze 13 wird dabei zuerst bis zur Abweichung 35 weitergedreht, bei der sie dann verharrt, bis die Synchronisation abgeschlossen ist. Anschließend kann die Schaltwalze 13 weitergedreht und damit die Synchronisierung durchgeschaltet werden.
Bei der Abweichung 38 ist die Synchronisation sicher abgeschlossen, so dass in dem bei der Abweichung 38 beginnenden vierten Abschnitt d die Spannung wieder auf den Maximalwert 34 gesetzt wird. Damit wird die Schaltwalze mit maximaler Geschwindigkeit verdreht und das Einlegen des Zielgangs mit maximaler Geschwindigkeit begonnen. Rechtzeitig vor Erreichen der Soll-Position muss die Geschwindigkeit reduziert werden, da es sonst zu einem starken Überschwingen kommen würde.
Deshalb schließt sich an den Abschnitt d ein fünfter Abschnitt e mit einem Proportionalitätsfaktor größer Null an. Die Spannung sinkt also mit fallender Abweichung ab. Der Konstantanteil im Faktor e ist so gewählt, dass sich ein stetiger Verlauf der Kennlinie 32 ergibt. Bei einer Abweichung 39 beginnt ein sechster Abschnitt f, wobei die Kennlinie flacher und damit der Proportionalitätsfaktor kleiner wird.
Bei einer Abweichung 40 ist die Soll-Position quasi erreicht. Aus diesem Grund wird in einem damit beginnenden siebten Abschnitt g der Proportionalitätsfaktor und der Konstantanteil zu Null, womit sich eine Spannung von Null ergibt. Die Schaltwalze wird also nicht weitergedreht. Die Schaltvorrichtung 10 ist so ausgelegt, dass der Zielgang sicher eingelegt ist, wenn die Position der Schaltwalze 13 innerhalb eines Toleranzbereichs um die Soll-Position liegt. Der Toleranzbereich wird in positiver Richtung durch die Abweichung 40 begrenzt. Das Reglerverhalten in den Abschnitten d bis g erlaubt eine stabile und stationär genaue Regelung der Position der Schaltwalze 13.
Sobald der Zielgang eingelegt ist, wird die Kupplung wieder geschlossen und das vom Fahrzeugführer angeforderte Drehmoment der Antriebsmaschine eingestellt. Der Gangwechsel ist damit abgeschlossen.
Die Kennlinie kann neben den dargestellten Abschnitten noch weitere Abschnitte aufweisen.
Das beschriebene Steuersystem kann auch für ändere Schaltvorrichtungen, beispielsweise mit an sich bekannten Schaltstangen verwendet werden. Diese können gedreht und/oder verschoben werden, so dass die Position neben einer Winkelposition auch einem Verschiebeweg gegenüber einer Neutralstellung entsprechen kann.

Claims

Steuersystem für eine Schaltwalze (13) eines Zahnräderwechselgetriebes eines Kraftfahrzeugs, wobei mittels einer Positionsänderung der Schaltwalze (13) Gänge des Zahnräderwechselgetriebes ein- und auslegbar sind, mit – einem Stellglied (Elektromotor 14) zur Positionsänderung der Schaltwalze (13) und – einem Positionsregler, welcher die Position der Schaltwalze (13) bei einem Wechsel von einem Ursprungsgang in einen Zielgang regelt und dazu das Stellglied (Elektromotor 14) ansteuert, wobei Reglerparameter des Positionsreglers von einer Abweichung einer Ist-Position von einer Soll-Position der Schaltwalze (13) abhängig sind.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnt, dass der Positionsregler das Stellglied (Elektromotor 14) in ausgewählten Bereichen mit einem betragsmäßig maximalen Ansteuersignal (34) ansteuert.
Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnt, dass – beim Auslegen des Ursprungsgangs (Abschnitt a) und/oder – nach einer Synchronisation einer Getriebeeingangswelle (Abschnitt d) der Positionsregler das Stellglied (Elektromotor 14) mit dem betragsmäßig maximalen Ansteuersignal (34) ansteuert.
Steuersystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnt, dass vor Beginn der Synchronisation der Getriebeeingangswelle der Positionsregler das Stellglied (Elektromotor 14) mit einem Ansteuersignal (37) ansteuert, welches kleiner als das maximale Ansteuersignal (34) ist.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnt, dass der Positionsregler – einem Proportionalanteil und – einem Konstantanteil aufweist und – ein Proportionalfaktor des Proportionalanteils und/oder – der Konstantanteil von einer Abweichung einer Ist-Position von einer Soll-Position der Schaltwalze (13) abhängig sind.
Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnt, dass die Abweichung in verschiedene Abschnitte (a, b, c, d, e, f, g) unterteilt ist und der Proportionalfaktor und/oder der Konstantanteil in den Abschnitten (a, b, c, d, e, f, g) konstant sind.
Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnt, dass der Proportionalfaktor in ausgewählten Abschnitten der genannten Abweichung Null ist.
Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnt, dass – in einem ersten Abschnitt (a), in welchem der Ursprungsgang ausgelegt wird und/oder – in einem dritten Abschnitt (c), in welchem eine Synchronisation der Getriebeeingangswelle stattfindet und/oder – in einem vierten Abschnitt (d), in welchem ein Einlegen des Zielgangs beginnt, der Proportionalfaktor Null ist.
Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnt, dass im ersten Abschnitt (a) und/oder vierten Abschnitt (d), der Konstantanteil dem maximalen Ansteuersignal (34) des Positionsreglers entspricht.
Steuersystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnt, dass der dritte Abschnitt (c) bei einer, im Vergleich zu einer Abweichung (35) bei Beginn der Synchronisation, größeren Abweichung (36) beginnt.
Steuersystem nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnt, dass – in einem zweiten Abschnitt (b), welcher zwischen dem ersten (a) und dritten Abschnitt (c) angeordnet ist, und/oder – in einem fünften Abschnitt (e), welcher auf den vierten Abschnitt (d) in Richtung kleiner Abweichung folgt, der Proportionalfaktor einem konstanten Wert ungleich Null entspricht.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung einen sechsten Abschnitt (f) aufweist, welcher auf den fünften Abschnitt (e) in Richtung kleiner Abweichung folgt und in welchem der Proportionalfaktor konstant und betragsmäßig kleiner als der Proportionalfaktor im fünften Abschnitt (e) ist.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnt, dass in einem siebten Abschnitt (g), welcher bei einer Abweichung von Null endet, der Proportionalfaktor und der Konstantanteil Null sind.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnt, dass die Grenzen der genannten Abschnitte (a, b, c, d, e, f, g) veränderbar sind.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnt, dass – die Reglerparameter des Positionsreglers und/oder, – die Proportionalitätsfaktoren und/oder – die Konstantanteile und/oder – die Grenzen der genannten Abschnitte (a, b, c, d, e, f, 9) vom Ist- und Zielgang abhängig sind.