DE10392360T5

DE10392360T5 - Anordnung und Verfahren zum Ermöglichen des Ausrückens eines Gangs in einem Getriebe

Info

Publication number: DE10392360T5
Application number: DE10392360T
Authority: DE
Inventors: Lars-Gunnar Hedström
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2005-04-21
Also published as: US20050159270A1; AU2003212768A1; WO2003078198A1; SE0200829L; JP2005520728A; JP4297788B2; SE0200829D0; SE521538C2

Abstract

Anordnung zum Ermöglichen des Ausrückens eines Gangs eines Getriebes in einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug einen Motor (1) sowie einen Antriebsstrang (3–11) mit einem sich von dem Motor (1) zu einem bestimmten Element (5a) des Antriebsstrangs erstreckenden, ersten Abschnitt (3–4) und einem sich von dem Element (5a) zu mindestens einem angetriebenen Rad (2) des Fahrzeugs erstreckenden, zweiten Abschnitt (6–11) umfasst, wobei das Element (5a) dazu ausgebildet ist, eine elastische Verdrehung zwischen dem ersten Abschnitt (3–4) des Antriebsstrangs und dem zweiten Abschnitt (6–11) des Antriebsstrangs zu gestatten, wenn ein Antriebsmoment im Antriebsstrang übertragen wird, und wobei die Anordnung einen zur Erfassung der Stellung (P₁) einer ersten Komponente (4) des ersten Abschnitts des Antriebsstrangs (3–4) ausgelegten, ersten Sensor (16) sowie einen zur Erfassung der Stellung (P₂) einer zweiten Komponente (8) des zweiten Abschnitts des Antriebsstrangs (6–11) ausgelegten, zweiten Sensor (17) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Steuereinheit (12) umfasst, welche dazu...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Ermöglichen des Ausrückens eines Gangs in einem Getriebe nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11.
Beim Ausrücken eines Gangs in einem Getriebe in einem Fahrzeug ohne Zuhilfenahme einer Kupplung ist es wichtig, dass an der Zahnradkontaktstelle des eingelegten Gangs ein drehmomentfreier Zustand herrscht. Andernfalls führt das Ausrücken eines Gangs zu einem schlechten Gangwechselkomfort und einer längeren Gangwechselzeit. Das Ausrücken eines Gangs zu einem Zeitpunkt, wenn an der Zahnradkontaktstelle ein Moment übertragen wird, bewirkt außerdem den Komfort beeinträchtigende Schwingungen im Antriebsstrang. Der momentenfreie Zustand im Getriebe wird nachfolgend als Null-Moment bezeichnet. Ein Null-Moment an der Zahnradkontaktstelle tritt auf, wenn der Motor ein Moment liefert, das im Gleichgewicht mit dem Massenträgheitsmoment des Antriebsstrangs steht. Um ein Null-Moment zu erhalten, muss das vom Motor bereitgestellte Moment auch jegliches zufällig auftretende Moment ausgleichen. Derartige, zufällig auftretende Momente entstehen in Verbindung mit einer Leistungswegnahme vom Motor zu zusätzlichen Einheiten, wie Klimaanlagen, Kompressoren, usw. Auch andere Faktoren, wie hydraulische Instabilitäten in der Einspritzeinrichtung des Motors, Schwingungen im Antriebsstrang usw., machen es schwierig, das benötigte Motormoment zu bestimmen.

SE 502 807 betrifft ein Verfahren zum Steuern des Moments eines Motors mit dem Ziel, in einem Getriebe beim Ausrücken eines Gangs ein Null-Momentenniveau zu erhalten. In diesem Fall wird das erforderliche Motormoment des jeweiligen Motors berechnet, damit im Getriebe ein Null-Moment herrscht. Anschließend wird der Motor mit derjenigen Kraftstoffmenge versorgt, die benötigt wird, um das berechnete Motormoment bereitzustellen.

SE 504 717 betrifft eine Weiterentwicklung des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Sie beinhaltet nicht nur die Berechnung desjenigen Motormoments, das erforderlich ist, um im Getriebe ein Null-Moment zu erhalten, sondern auch eine Messung bei jedem einzelnen Gangwechselvorgang, um zu ermitteln, ob das zum Zeitpunkt des Ausrückens eines Gangs gelieferte, berechnete Motormoment korrekt war. Wenn dies nicht der Fall war, wird beim nächsten Gangwechsel eine Korrektur an dem berechneten Moment vorgenommen, indem ein Wert angewendet wird, der dem Fehler beim vorherigen Gangausrücken entspricht.

SE 507 436 betrifft ferner ein Verfahren zum Ermöglichen einer Korrektur eines gelieferten, berechneten Motormoments. In diesem Fall wird die Drehzahl der Getriebeausgangswelle gemessen. Wenn die Welle unmittelbar nach Ausrücken eines Gangs eine Drehzahländerung erfährt, kann festgestellt werden, dass kein Null-Moment im Getriebe herrschte, als der Gang ausgerückt wurde. In solchen Fällen wird das berechnete Motormoment bei einem nachfolgenden Gangwechsel einer Korrektur unterzogen, indem ein Wert angewendet wird, der mit der Amplitude der Drehzahländerung der Getriebeausgangswelle zusammenhängt.

SE 507 869 betrifft ein Verfahren zum Steuern des Moments eines Motors beim Gangwechsel eines Fahrzeugs. In diesem Fall wird die Torsionsverdrehung der Antriebswelle des Fahrzeugs als Maß für das herrschende Moment im Getriebe genommen. Durch Verarbeitung von Signalen, welche für momentane Messwerte der Motordrehzahl und der Drehzahl der angetriebenen Räder repräsentativ sind, wird ein Wert der herrschenden Torsionsverdrehung ermittelt. Das Motormoment wird dann justiert, bis die Torsionsverdrehung Null ist, woraufhin das Ausrücken des eingelegten Gangs bewirkt wird.

Die obigen, bekannten Verfahren sind zweckmäßig, erfordern aber aufwendige Berechnungen mit einer Anzahl von Parametern, wenn dasjenige Motormoment ermittelt werden soll, das einem Null-Moment im Getriebe entspricht. Es ist jedoch schwierig, das erforderliche Motormoment zu ermitteln, da Letzteres mit den Leistungswegnahmeerfordernissen verschiedener, zusätzlicher Einheiten sowie mit anderen Faktoren, wie Schwingungen im Antriebsstrang, variieren kann. Überdies ist die Zufuhr von Kraftstoff in einer derartigen Menge, dass ein Motor exakt ein berechnetes Motormoment erzielt, schwierig, unter anderem, weil die Qualität des Kraftstoffs variieren kann. Die bekannten Verfahren sind zudem relativ zeitaufwendig, und es wäre wünschenswert, diejenige Zeit verringern zu können, die benötigt wird, um das Motormoment zu steuern und ein Null-Drehmoment im Getriebe zu erkennen, sodass der eingelegte Gang ausgerückt werden kann.

ABRISS DER ERFINDUNG

Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung bereitzustellen, die einfach und zuverlässig im wesentlichen ein Null-Moment in einem Getriebe herbeiführen, sodass ein Gang ohne Zuhilfenahme einer Kupplung ausgerückt werden kann.

Diese Zielsetzung wird mit der Anordnung und dem Verfahren erreicht, die in der Einleitung erwähnt wurden und durch das gekennzeichnet sind, was in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 11 gesagt ist. Alle Komponenten, die einen Teil eines Antriebsstrangs bilden, führen zu einer gewissen, elastischen Verdrehung um einen Wert, der mit dem übertragenden Antriebsmoment zusammenhängt. Wenn ein Antriebsmoment im Antriebsstrang übertragen wird, haben diejenigen Antriebsstrangkomponenten, die vor der bestimmten Komponente gelegen sind, und jene, die nach der bestimmten Komponente gelegen sind, somit eine gegenseitige, elastische Verdrehung relativ zueinander. Wenn ein positives Antriebsmoment übertragen wird, ist das Ergebnis eine gegenseitige Verdrehung in einer Richtung, und wenn ein negatives Antriebsmoment übertragen wird, ist das Ergebnis eine gegenseitige Verdrehung in der entgegengesetzten Richtung. Wenn ein Null-Moment im Getriebe herrscht, wird demnach keine gegenseitige Verdrehung zwischen den Komponenten des Antriebsstrangs vorliegen. Wenn ein Gang im Getriebe eingelegt wird, herrscht an der Zahnradkontaktstelle im Getriebe ein Null-Moment. Die Messung von Referenzwerten betreffend die Stellung der ersten Komponente und die Stellung der zweiten Komponente bei eingelegtem Gang im Getriebe liefert Informationen über den gegenseitigen Winkel zwischen den Komponenten bei herrschendem Null-Moment. Ein Fahrer, der anschließend wünscht, einen neuen Gang im Getriebe einzulegen, bemüht sich dann, diesen gegenseitigen Winkel der Komponenten zu berichtigen bzw. zu korrigieren, sodass das Einlegen eines neuen Gangs bei Null-Moment im Getriebe bewirkt werden kann. Hierzu leitet die Steuereinheit eine geeignete Steuerung des Motors ein, um den gegenseitigen Winkel der ersten und zweiten Komponente zu berichtigen. Vorzugsweise erhält die Steuereinheit im wesentlichen fortlaufend Parameterwerte, die die herrschenden Stellungen der ersten und zweiten Komponente betreffen. Wenn der Parameterwert erhalten wird, der dem gegenseitigen Winkel der Komponenten entspricht, kann festgestellt werden, dass im Getriebe ein Null-Moment herrscht und der Gang eingelegt werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die bestimmte Komponente in einer Kupplung enthalten. Herkömmliche Kupplungen besitzen oftmals eine Ausgestaltung, die zu einer relativ starken elastischen Verdrehung bezogen auf das übertragene Antriebsmoment führt. Um zu vermeiden, dass zu hohe Anforderungen an die Messgenauigkeit der Stellungen der Komponenten gestellt werden, ist es vorteilhaft, wenn die bestimmte Komponente eine relativ starke Verdrehung bezogen auf das übertragene Antriebsmoment zeigt. Vorteilhafterweise ist die bestimmte Komponente eine Kupplungsscheibe, welche eine elastische Verdrehung zwischen einer Nabe und einem Randabschnitt gestattet. In vielen Fällen enthalten Kupplungsscheiben eine federnde Befestigung zwischen der Nabe und dem Randabschnitt. Die federnde Befestigung führt zu einem nicht-linearen Zusammenhang zwischen der Größe der Verdrehung und dem übertragenden Antriebsmoment, sodass eine relativ starke Verdrehung zwischen der Nabe und dem Randabschnitt auftritt, selbst wenn das Antriebsmoment vergleichsweise gering ist. Dies bedeutet, dass in solchen Fällen keine besonders hohen Anforderungen an die Messgenauigkeit der Sensoren gestellt sind. Wenn der Verdrehwinkel dabei nicht exakt Null Grad ist, ist das übertragene Antriebsmoment dennoch klein genug, um das Ausrücken des eingelegten Gangs in akzeptabler Weise zu gestatten. Die Größe der Verdrehung bezogen auf übertragene Antriebsmoment ist für unterschiedliche Typen von Kupplungsscheiben individuell. In den meisten Fällen ist es möglich, einen elastischen Verdrehwinkel von mindestens ± 8 Grad bei maximalem, übertragenem Antriebsmoment vorzusehen. Die Tatsache, dass die Nabe eine wohldefinierte Steifigkeit als Funktion des Verdrehwinkels hat, führt hier wiederum zu der Möglichkeit, den Wert des übertragenen Antriebsmoments zu bestimmen. Die Kupplungsscheibe kann so als Momentensensor verwendet werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Sensor dazu ausgebildet, einen ersten Parameter zu erfassen, der die Drehstellung eines Schwungrads betrifft. Das Schwungrad, das fest mit der Ausgangswelle des Motors verbunden ist, ist eine geeignete Komponente des ersten Abschnitts des Antriebsstrangs, um einen derartigen ersten Parameterwert zu erfassen. Der Parameter kann im wesentlichen jede gewünschte, messbare Größe sein, die eine Bestimmung der Drehstellung des Schwungrads ermöglicht. Vorteilhafterweise ist der erste Sensor ein vorhandener Sensor zur Erfassung der Motordrehzahl. In vielen Fällen wird zur Bestimmung der Motordrehzahl ein Sensor verwendet, der die Stellung des Schwungrads erfasst. In solchen Fällen kann die Drehstellung des Schwungrads mit einer Genauigkeit von ± 0,1 Grad ermittelt werden. Ein derartiger Sensor führt zu einer Messgenauigkeit, die auch für die Zwecke der Erfindung eindeutig akzeptabel ist. Die Verwendung eines solchen bereits vorhandenen Sensors bedeutet, dass keine Notwendigkeit für die Anbringung eines zusätzlichen Sensors im Fahrzeug besteht. Der zweite Sensor kann dazu ausgelegt sein, einen zweiten Parameter zu erfassen, der die Drehstellung der Getriebeausgangswelle betrifft. Alternativ kann die Kardanwelle oder eine andere geeignete Komponente des zweiten Abschnitts des Antriebsstrangs verwendet werden. Vorteilhafterweise ist der zweite Sensor ein vorhandener Sensor zur Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Hier kann somit wiederum ein bereits vorhandener Sensor verwendet werden, um die Drehstellung einer zweiten Komponente zu ermitteln. Allerdings muss dieser zweite Sensor auch die Fähigkeit haben, die Drehstellung der zweiten Komponente mit relativ hoher Genauigkeit zu ermitteln. In Fällen, wo kein vorhandener Sensor verwendet wird, kann der zweite Sensor so angebracht werden, dass er die Drehstellung der Getriebeeingangswelle erfasst. Da sowohl die erste Komponente als auch die zweite Komponente in diesem Fall auf der gleichen Seite des Getriebes angeordnet sind, besteht seitens der Steuereinheit in diesem Fall kein Bedarf, den im Getriebe eingelegten Gang zu berücksichtigen und die Relativbewegung zwischen der ersten und zweiten Komponente auszugleichen.

Nach noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, eine derartige Steuerung des Motorausgangsmoments herbeizuführen, dass der gegenseitige Winkel zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente berichtigt wird. Zur Justierung des Ausgangsmoments des Motors wird vorzugsweise die Kraftstoffzufuhr gesteuert. Wenn im Antriebsstrang ein positives Antriebsmoment übertragen wird, wird die Kraftstoffzufuhr zum Motor reduziert, und wenn ein negatives Antriebsmoment im Antriebsstrang übertragen wird, wird die Kraftstoffzufuhr zum Motor erhöht. Vorteilhafterweise erhält die Steuereinheit im wesentlichen fortlaufend Messwerte, die sich auf den ersten und zweiten Parameter beziehen, und kann folglich relativ rasch eine Steuerung der Kraftstoffzufuhr bewirken, nämlich so, dass die relative Drehstellung der ersten und zweiten Komponente berichtigt wird. Wenn diese Parameterwerte erhalten werden, ist es demnach möglich festzustellen, dass im Getriebe ein Null-Moment herrscht. Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit in diesem Fall dazu ausgelegt, einen Gangwechselmechanismus zu aktivieren, um den eingelegten Gang auszurücken, wenn der gegenseitige Winkel zwischen der ersten und zweiten Komponente berichtigt worden ist. Die Steuereinheit kann dann eine vorläufige Aktivierung des Gangwechselmechanismus bewirken, schon bevor das Null-Moment vorliegt, sodass der Gangwechselmechanismus den Gang im wesentlichen unmittelbar ausrücken kann, sobald das Null-Moment auftritt. Ein derartiges Ausrücken führt zu einem sehr raschen Gangwechselvorgang.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen:
1 schematisch eine Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
2 eine Kopplungsscheibe mit einer federnden Nabe darstellt,
3 schematisch den Drehwinkel zwischen der Nabe und dem Randabschnitt der Kupplungsscheibe als Funktion des übertragenen Antriebsmoments darstellt und
4 einen Ablaufplan für ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1 stellt schematisch ausgewählte Teile eines Kraftfahrzeugs dar. Das Kraftfahrzeug wird von einem Motor 1 angetrieben, der beispielsweise ein Dieselmotor sein kann. Die treibende Bewegung des Motors 1 wird über einen Antriebsstrang auf angetriebene Räder 2 des Fahrzeugs übertragen. Der Antriebsstrang enthält eine Ausgangswelle 3 vom Motor 1, ein Schwungrad 4, eine Kupplung 5, eine Eingangswelle 6 zu einem Stufengetriebe 7, eine Ausgangswelle 8 von dem Getriebe 7, eine Kardanwelle 9, ein Endgetriebe 10 sowie Antriebswellen 11, welche mit den angetriebenen Rädern 2 des Fahrzeugs verbunden sind. Der Antriebsstrang weist einen vor der Kupplung 5 gelegenen, ersten Abschnitt 3–4 sowie einen nach der Kupplung 5 gelegenen, zweiten Abschnitt 6–11 auf. Die Kupplung 5 ist bei dieser Ausführungsform grundsätzlich dafür vorgesehen, nur beim Anfahren und Anhalten des Fahrzeugs betätigt zu werden. Die Kupplung 5 ist somit nicht dazu vorgesehen, bei Gangwechseln des Fahrzeugs während der Fahrt betätigt zu werden. Gangwechsel finden also statt, während die Kupplung 5 als antriebskraftübertragende Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt 3–4 des Antriebsstrangs und dem zweiten Abschnitt 6–11 des Antriebsstrangs wirkt.
Das Gangwechselsystem des Fahrzeugs umfasst eine elektrische Steuereinheit 12, welche dazu ausgelegt ist, von einem Fahrer über einen Ganghebel 13 Informationen zu erhalten, wenn ein Gangwechsel des Fahrzeugs gewünscht wird. Die Steuereinheit 12 ist dazu vorgesehen, zum Zeitpunkt des Ausrückens eines Gangs eine Kraftstoffeinspritzeinheit 14 zu aktivieren, um das Moment des Motors 1 so zu steuern, dass im Getriebe 7 ein Null-Drehmoment erhalten wird. Die Steuereinheit 12 ist dazu ausgelegt, dann, wenn in dem Getriebe 7 ein Null-Moment herrscht; einen Gangwechselmechanismus 1S zu aktivieren, welcher den gegenwärtig eingerückten Gang ausrückt. Danach reguliert die Steuereinheit 12 die eingespritzte Kraftstoffmenge mittels der Kraftstoffeinspritzeinheit 14 so, dass die Drehzahl des Motors 1 derart wird, dass der Gangwechselmechanismus 15 einen neuen Gang einlegen kann.
Eine Anordnung, die es erlaubt, ohne Betätigung der Kupplung 5 einen Gang des Getriebes 7 auszurücken, umfasst einen zur Erfassung der Drehstellung P₁ des Schwungsrads 4 ausgelegten, ersten Sensor 16 sowie einen zur Erfassung der Drehstellung P₂ der Getriebeausgangswelle 8 ausgelegten, zweiten Sensor 17. Der erste Sensor 16 ist vorteilhafterweise ein bereits vorhandener Sensor, der auch die Aufgabe der Erfassung der Drehzahl des Motors 1 hat. Die Anordnung umfasst außerdem die Steuereinheit 12, die dazu eingerichtet ist, im wesentlichen fortlaufend Messwerte zu erhalten, die die Drehstellung P₁ des Schwungrads 4 und die Drehstellung P₂ der Getriebeausgangswelle 8 betreffen. Herkömmliche Bauelemente zum Messen der Motordrehzahl können die Drehstellung des Schwungrads 4 mit einer Genauigkeit von ± 0,1 Grad bestimmen. Vorteilhafterweise berechnet die Steuereinheit 12 die Drehstellungen P₁, P₂ des Schwungrads 4 und der Getriebeausgangswelle 8 mit entsprechender Genauigkeit.
2 stellt eine Kupplungsscheibe 5a mit einer Nabe 5b dar, welche dazu ausgelegt ist, an der Getriebeeingangswelle 6 befestigt zu werden. Mehrere Federn 5c, von denen eine in 2 gesehen werden kann, erlauben eine federnde, elastische Verdrehung der Nabe 5b relativ zu einem Randabschnitt 5d der Kupplungsscheibe 5a. Der Randabschnitt 5d enthält Reibscheiben, die dazu ausgelegt sind, bei eingerückter Kupplung 5 gegen das Schwungrad 4 gedrückt zu werden. Die Relativdrehung zwischen der Nabe 5b und dem Randabschnitt 5d hängt von der Größe des übertragenen Antriebsmoments T ab. Bei vielen, herkömmlichen Kupplungsscheiben 5a ist ein Verdrehwinkel D von mindestens ± 8 Grad möglich. 3 zeigt im wesentlichen, wie der Verdrehwinkel D sich mit der Größe des übertragenen Antriebsmoments T ändern kann. Die Federn 5c der Kupplungsscheibe 5a sorgen hierbei für eine Federcharakteristik, die einen im wesentlichen linearen Zusammenhang zwischen dem Verdrehwinkel D und dem übertragenen Antriebsmoment T ermöglicht, solange der Verdrehwinkel D innerhalb ± 4 Grad ist. Innerhalb dieses Winkelbereichs führen die Federn 5c zu einer Federkonstante, die für eine relativ weiche Federung sorgt. In nerhalb des Drehwinkelbereichs von ± 4 Grad kommt es daher auch bei kleinem Antriebsmoment T zu einer relativ großen Winkelauslenkung D. Bei einem Verdrehwinkel D von mehr als 4 Grad führen die Federn 5c jedoch zu einer Federkonstante, die für eine signifikant härtere Federung sorgt. Auch wenn der Verdrehwinkel D nicht immer so gesteuert werden kann, dass er exakt Null wird, wird das übertragene Antriebsmoment T so niedrig sein, dass stets ein eingelegter Gang ohne Komforteinbußen ausgerückt werden kann. Bei einem solchen Zusammenhang zwischen dem Verdrehwinkel D und dem übertragenen Antriebsmoment T werden keine unvernünftig hohen Anforderungen an die Messgenauigkeit der Sensoren 16, 17 gestellt.
Beim Einlegen eines neuen Gangs im Getriebe 7 herrscht somit ein Null-Drehmoment im Getriebe 7. Hierzu ist die Steuereinheit 12 dazu ausgelegt, die erhaltenen Parameterwerte P₁ und P₂, die die Drehstellungen des Schwungrads 4 und der Getriebeausgangswelle 8 betreffen, in Form von Referenzwerten P_1,REF bzw. P_2,REF zu speichern. Danach kann der relative Winkel A_REF zwischen dem Schwungrad 4 und der Getriebeausgangswelle 8 berechnet und gespeichert werden, wenn ein Null-Moment im Getriebe 7 herrscht. Während des anschließenden Betriebs des Fahrzeugs bei eingelegtem Gang empfängt die Steuereinheit 12 im wesentlichen fortlaufend die die herrschenden Drehstellungen des Schwungrads 4 und der Getriebeausgangswelle 8 betreffenden Parameterwerte P₁ und P₂. Die Steuereinheit verwendet die Informationen über die Parameterwerte P₁ und P₂, um den herrschenden Winkel A zwischen dem Schwungrad 4 und der Getriebeausgangswelle 8 als Differenz zwischen P₁ und P₂ zu berechnen. Die Steuereinheit berücksichtigt hierbei den aus dem Einlegen des Gangs im Getriebe 7 resultierenden Drehzahlunterschied zwischen dem Schwungrad 4 und der Getriebeausgangswelle 8. Die Steuereinheit 12 berechnet anschließend den Verdrehwinkel D als Differenz zwischen A und A_REF. Die Tatsache, dass eine Kupplungscheibennabe 5b üblicherweise eine wohldefinierte Steifigkeit als Funktion des Verdrehwinkels D hat (siehe 3) führt hier wiederum zu der Möglichkeit, den Wert des übertragenen Antriebsmoments zu bestimmen. Die Kupplungsscheibe 5a dient hier also wiederum als Drehmomentsensor.
Wenn ein Fahrer das Einlegen eines neuen Gangs über den Ganghebel 13 einleitet, wird der herrschende Verdrehwinkel D in der vorstehend beschriebenen Weise berechnet. Die Steuereinheit 12 nutzt das Wissen über den herrschenden Verdrehwinkel D, um eine geeignete Steuerung der Kraftstoffzufuhr zur Kraftstoffeinspritzeinheit 14 zu initiieren. Die zugeführte Kraftstoffmenge wird so geregelt, dass der Verdrehwinkel D schnell zu Null geht, d.h. der herrschende, relative Winkel A in Richtung auf den gespeicherten Winkel A_REF geändert wird, wenn im Getriebe 7 ein Null-Moment herrscht. Sobald festgestellt wird, dass D gleich Null ist, herrscht im Getriebe 7 im wesentlichen ein Null-Moment, und die Steuereinheit 12 aktiviert den Gangwechselmechanismus 15, der den momentan eingelegten Gang ausdrückt. Anschließend reguliert die Steuereinheit 12 die Kraftstoffeinspritzmenge mit Hilfe der Kraftstoffeinspritzeinheit 14 so, dass die Drehzahl des Motors 1 derart wird, dass der Gangwechselmechanismus 15 den neuen Gang einlegen kann.
4 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren zum Steuern des Gangwechsels des Getriebes 7 betrifft. Während des Betriebs des Fahrzeugs werden bei 18 der Wert P₁ des ersten Parameters, der die Drehstellung des Schwungrads 4 betrifft, und der Wert P₂ des zweiten Parameters, der die Drehstellung der Getriebeausgangswelle 8 betrifft, im wesentlichen fortlaufen gemessen. Bei 19 findet das Einlegen eines Gangs im Getriebe 7 statt. Zum Zeitpunkt des Einrückens des Gangs werden Informationen gespeichert, die den Wert P₁ des ersten Parameters betreffen, als der Gang eingelegt wurde. Dieser Parameterwert wird in Form eines Referenzwerts P_1,REF gespeichert. In entsprechender Weise werden Informationen, die den Wert P₂ des zweiten Parameters betreffen, als der Gang eingelegt wurde, in Form eines Referenzwertes P_2,REF gespeichert. Bei 20 wird das Wissen über P_1,REF und P_2,REF dazu genutzt, um den Winkel A_REF zwischen dem Schwungrad 4 und der Getriebeausgangswelle 8 zu ermitteln. Beim Winkel A_REF herrscht somit ein Null-Moment im Getriebe 7.
Während das Fahrzeug mit eingelegtem Gang betrieben wird, wird bei 21 der herrschende Winkel A zwischen dem Schwungrad 4 und der Getriebeausgangswelle 8 auf Grundlage der erhaltenen Informationen über die Parameterwerte P₁ und P₂ berechnet. Bei 22 wird Verdrehwinkel D als Differenz zwischen dem herrschenden Winkel A und dem gespeicherten Winkel A_REF ermittelt. Die Steuereinheit 12 berücksichtigt dabei den im Getriebe eingelegten Gang, um die Differenz zwischen dem herrschenden Winkel A und dem gespeicherten Winkel A_REF zu ermitteln. Bei 23 wird der Wert des übertragenen Antriebsmoments T, das eine wohldefinierte Steifigkeit als Funktion des Verdrehwinkels D hat, ermittelt. Der Wert des Antriebsmoments T wird beispielsweise auf Grundlage von Werten aus einer in 3 dargestellten Kurve ermittelt.
Bei 24 nutzt der Fahrer den Ganghebel 13, um das Einlegen eines neuen Gangs einzuleiten. Bei 25 wird der herrschende Verdrehwinkel D in der vorstehend beschriebenen Weise berechnet. Bei 26 wird die zugeführte Kraftstoffmenge so reguliert, dass der Verdrehwinkel D in Richtung zu Null geht, d.h. die Differenz zwischen dem herrschenden Winkel A zwischen dem Schwungrad 4 und der Getriebeausgangswelle 8 in Richtung auf den gespeicherten Winkel A_REF geändert wird. Mit herkömmlicher Technologie kann der Verdrehwinkel D mit einer Genauigkeit von ± 0,1 Grad ermittelt werden. Wenn der Verdrehwinkel D als Null Grad angesehen wird, herrscht im Getriebe 7 im wesentlichen ein Null-Moment. Bei 27 wird der Verdrehwinkel D als Null geschätzt und der momentan eingelegte Gang ausgerückt. Anschließend wird die Kraftstoffeinspritzmenge so reguliert, dass die Drehzahl des Motors 1 derart ist, dass im Getriebe 7 ein neuer Gang eingelegt werden kann, was bei 19 stattfindet. Daraufhin wird das Verfahren für den eingelegten Gang mit neuen Referenzwerten P_1,REF und P_2,REF wiederholt und ein neuer Winkel A_REF zwischen dem Schwungrad 4 und der Getriebeausgangswelle 6 ermittelt.
Die Erfindung ist in keiner Weise auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann im Umfang der Ansprüche frei abgewandelt werden. Sofern Sensoren 16, 17, die die Stellungen der Komponenten im Antriebsstrang mit sehr hoher Genauigkeit bestimmen können, verwendet werden, können auch andere Komponenten des Antriebsstrangs als die Kupplungsscheibe 5a verwendet werden, da alle Komponenten eine mehr oder weniger elastische Verdrehung zulassen, wenn ein Antriebsmoment übertragen wird.
Zusammenfassung
Anordnung und Verfahren zum Ermöglichen des Ausrückens eines Gangs in einem Getriebe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Ermöglichen des Ausrückens eines Gangs eines Getriebes in einem Fahrzeug. Hierzu sieht eine Kupplung (S) eine elastische Verdrehung vor, wenn ein Antriebsmoment im Antriebsstrang übertragen wird. Ein erster Sensor (16) erfasst die Stellung (P₁) einer vor der Kupplung (5) befindlichen, ersten Komponente (4) des Antriebsstrangs, und ein zweiter Sensor (17) erfasst die Stellung (P₂) einer nach der Kupplung (5) gelegenen, zweiten Komponente (8) des Antriebsstrangs (6–11). Eine Steuereinheit (12) speichert mindestens einen Messwert, welcher sich auf einen Winkel (A_REF) zwischen der ersten Komponente (4) und der zweiten Komponente (8) bei eingelegtem Gang im Getriebe bezieht, und bewirkt einen derartigen Motorsteuervorgang, dass der Winkel (A_REF) zwischen der ersten Komponente (4) und der zweiten Komponente (8) berichtigt wird, bevor der Gang ausgerückt wird.

Claims

Anordnung zum Ermöglichen des Ausrückens eines Gangs eines Getriebes in einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug einen Motor (1) sowie einen Antriebsstrang (3–11) mit einem sich von dem Motor (1) zu einem bestimmten Element (5a) des Antriebsstrangs erstreckenden, ersten Abschnitt (3–4) und einem sich von dem Element (5a) zu mindestens einem angetriebenen Rad (2) des Fahrzeugs erstreckenden, zweiten Abschnitt (6–11) umfasst, wobei das Element (5a) dazu ausgebildet ist, eine elastische Verdrehung zwischen dem ersten Abschnitt (3–4) des Antriebsstrangs und dem zweiten Abschnitt (6–11) des Antriebsstrangs zu gestatten, wenn ein Antriebsmoment im Antriebsstrang übertragen wird, und wobei die Anordnung einen zur Erfassung der Stellung (P₁) einer ersten Komponente (4) des ersten Abschnitts des Antriebsstrangs (3–4) ausgelegten, ersten Sensor (16) sowie einen zur Erfassung der Stellung (P₂) einer zweiten Komponente (8) des zweiten Abschnitts des Antriebsstrangs (6–11) ausgelegten, zweiten Sensor (17) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Steuereinheit (12) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, mindestens einen Messwert zu speichern, der sich auf den Winkel (A_REF) zwischen der Stellung (P_1,REF) der ersten Komponente (4) und der Stellung (P_2,REF) der zweiten Komponente (8) bei eingelegtem Gang im Getriebe bezieht, und einen derartigen Steuervorgang einzuleiten, dass der Winkel (A_REF) zwischen der ersten Komponente (4) und der zweiten Komponente (8) korrigiert wird, bevor der Gang ausgerückt wird.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bestimmte Element (5a) in einer Kupplung (5) enthalten ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bestimmte Element eine Kupplungsscheibe (5a) ist, welche eine elastische Verdrehung zwischen einer Nabe (5b) und einem Randabschnitt (5d) der Kupplungsscheibe (5a) gestattet.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (5a) eine elastische Verdrehung von mindestens ± 8 Grad gestattet.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (16) dazu ausgelegt ist, einen ersten Parameter (P₁) zu erfassen, der die Drehstellung eines Schwungrads (4) betrifft.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (16) ein vorhandener Sensor zur Erfassung der Drehzahl des Motors (1) ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (17) zur Erfassung eines zweiten Parameters (P₂) ausgelegt ist, welcher die Drehstellung der Ausgangswelle (8) des Getriebes (7) betrifft.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (17) ein vorhandener Sensor zur Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu ausgelegt ist, eine Steuerung des Ausgangsmoments des Motors (1) zu bewirken, um den Winkel (A_REF) zwischen der ersten Komponente (4) und der zweiten Komponente (8) zu berichtigen, bevor der Gang ausgerückt wird.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu ausgelegt ist, einen Gangwechselmechanismus (15) zu aktivieren, um den eingelegten Gang auszurücken, wenn der Winkel (A_REF) zwischen der ersten Komponente (4) und der zweiten Komponente (8) berichtigt worden ist.
Verfahren zum Ermöglichen des Ausrückens eines Gangs in einem Getriebe (7) eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug einen Motor (1) sowie einen Antriebsstrang (3–11) mit einem sich von dem Motor (1) zu einem bestimmten Element (5a) des Antriebsstrangs erstreckenden, ersten Abschnitt (3–4) und einem sich von dem Element (5a) zu mindestens einem angetriebenen Rad (2) des Fahrzeugs erstreckenden, zweiten Abschnitt (6–11) umfasst, wobei das Element (5a) dazu ausgelegt ist, eine elastische Verdrehung zwischen dem ersten Abschnitt (3–4) des Antriebsstrangs und dem zweiten Abschnitt (6–11) des Antriebsstrangs zu ermöglichen, wenn ein Antriebsmoment im Antriebsstrang übertragen wird, und wobei das Verfahren Schritte umfasst, um die Stellung (P₁) einer ersten Komponente (4) des ersten Abschnitts des Antriebsstrangs (3–4) zu erfassen und die Stellung (P₂) einer zweiten Komponente (8) des zweiten Abschnitts des Antriebsstrangs (6–11) zu erfassen, gekenn zeichnet durch Schritte zum Speichern mindestens eines gemessenen Werts, welcher einen Winkel (A_REF) zwischen der Stellung (P_1,REF) der ersten Komponente (4) und der Stellung (P_2,REF) der zweiten Komponente (8) bei eingelegtem Gang im Getriebe (7) betrifft, und zum Bewirken eines derartigen Steuervorgangs, dass der Winkel (A_REF) zwischen der ersten Komponente (4) und der zweiten Komponente (8) berichtigt wird, bevor der Gang ausgerückt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch das Erfassen eines ersten Parameters (P₁), welcher die Drehstellung eines Schwungrads (4) betrifft.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch das Erfassen eines zweiten Parameters (P₂), welcher die Drehstellung der Ausgangswelle (8) des Getriebes (7) betrifft.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 11–13, gekennzeichnet durch das Steuern des Ausgangsmoments des Motors (1), um den Winkel (A_REF) zwischen der ersten Komponente (4) und der zweiten Komponente (8) zu berichtigen, bevor der Gang ausgerückt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 11–14, gekennzeichnet durch das Aktivieren eines Gangwechselmechanismus (15), um den eingelegten Gang auszurücken, wenn der Winkel (A_REF) zwischen der ersten Komponente (4) und der zweiten Komponente (8) berichtigt worden ist.