DE19934804C2 - Verfahren zur Schaltüberwachung in Getrieben und eine Vorrichtung zur Überwachung der Position einer Schiebeschaltwelle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schaltüberwachung in Getrieben mit wenigstens einem mechanischen Getriebeteil bei Schaltvorgängen mit eingeschlossener Betätigung einer Schiebeschaltwelle über eine, mittels einer Steuervorrichtung ansteuerbare Stelleinrichtung zur Drehrichtungs-/Drehzahländerung des Getriebeantriebes durch Verschiebung der Schiebeschaltwelle zwischen wenigstens zwei Endlagenstellungen, wobei die Funktionsstellung der Stelleinrichtung mittels wenigstens einem Stellglied einstellbar ist, bei welchem wenigstens bei Vorliegen eines Signals für einen gewünschten Schaltvorgang die Stellung der Schiebeschaltwelle überwacht wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß beide Endlagenstellungen mit einer gemeinsamen Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellungen ermittelt werden, wobei die aktuell vorliegende Endlagenstellung durch eine wenigstens mittelbare Bestimmung einer Referenzposition der Schiebeschaltwelle unter Berücksichtigung der Schaltsequenzen und der Funktionsstellung des Stellgliedes der Stelleinrichtung ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaltüberwachung in Getrieben, insbesondere mit wenigstens einem mechanischen Getriebeteil bei Schaltvorgängen, welche durch die Betätigung einer Schiebeschaltwelle zur Drehrichtungs-/Drehzahländerung des Getriebeabtriebes charakterisiert sind, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1; ferner eine Vorrichtung zur Überwachung der Position einer Schiebeschaltwelle mit einem Erkennungsprofil für wenigstens zwei Endlagen.

Es ist bekannt, in Getrieben, insbesondere mit einem mechanischen Getriebeteil, Schiebeschaltwellen einzusetzen, um die Übersetzung oder die Drehrichtung des Getriebeabtriebes zu verändern. Die Betätigung der Schiebeschaltwelle erfolgt dabei beispielsweise über hydraulisch oder pneumatisch betätigte Schaltzylinder. Unter Schiebeschaltwelle wird dabei eine Welle verstanden, welche Mittel aufweist, die entsprechend der Lage der Schiebeschaltwelle im mechanischen Getriebeteil durch Kraft- und/oder Formschluß eine Leistungsübertragung zwischen zwei miteinander zu koppelnden Getriebeelementen oder eine Unterbrechung des Kraftflusses zwischen zwei miteinander über die Schiebeschaltwelle kraft- und/oder formschlüssig koppelbare Getriebeelemente ermöglicht. Die Verschiebbarkeit erfolgt dabei in der Regel in Richtung der Rotationsachse der Schiebeschaltwelle. Die Herstellung des Kraftflusses und die Unterbrechung wird in der Regel durch zwei Endlagenpositionen der Schiebeschaltwelle charakterisiert. Theoretisch ist es auch denkbar, entsprechend der Ausgestaltung der Schiebeschaltwelle mehr als zwei Endlagenpositionen zu realisieren. Die Schiebeschaltwelle ist zu diesem Zweck mechanisch mit einer sogenannten Schiebewelle gekoppelt, welche über eine Zylinder- /Kolbeneinheit in axialer Richtung bewegbar ist. Die Zylinder-/Kolbeneinheit wird bei bekannten Ausführungen gemäß Betriebsanleitung zum Turbogetriebe T 312br, Version 3 in AEG9 von 11/97 über Ventileinrichtungen, beispielsweise ein 3/2-Wegeventil, welches als Magnetventil ausgebildet sein kann, angesteuert. Bei nicht Beaufschlagung der Zylinder-/Kolbeneinheit mit Druck wird der Kolben von der Feder in eine Endlage bewegt, welche im allgemeinen als Neutralstellung bezeichnet wird. Soll der Kolben von der Neutralstellung in die als zweite Endlagenposition bezeichnete Schaltposition bewegt werden, wird das von einer elektronischen Getriebesteuerung angesteuerte 3/2-Wegeventil geschaltet und beaufschlagt die Zylinder- /Kolbeneinheit mit Luft- oder Öldruck. Der Kolben wird dadurch gegen eine Feder bewegt. Der Kolben selbst ist durch die feststehende Schiebewelle mit der rotierenden Schaltwelle mittels einer Lagerung verbunden. Der Schaltvorgang ist beendet, wenn die auf der Schiebeschaltwelle angebrachte Kuppelverzahnung mit der Innenverzahnung des Kuppelrades vollständig im Eingriff ist. Zur Überwachung und Steuerung des Schaltvorganges sind an der Schiebeschaltwelle zwei berührungslose Schalter angebracht, die die Endlagen der Schaltwelle erfassen und zur elektronischen Getriebesteuerung melden. Als Schalter werden dabei induktive Näherungsschalter verwendet. Zur Betätigung dieser Näherungsschalter ist auf der Schiebeschaltwelle ein geeignetes Profil angebracht. Dabei ist jeder Endlagenposition - der ersten Endlagenposition, insbesondere der Neutralstellung, und der zweiten Endlagenposition - ein entsprechendes Profil auf der Schiebeschaltwelle zugeordnet. Bei Verschiebung der Schiebeschaltwelle und damit dem Passieren der Näherungsschalter durch die einzelnen, den Endlagenpositionen zugeordneten Profilebenen, werden die Stellungen der Schiebeschaltwelle berührungslos ermittelt. Ein wesentlicher Nachteil dieser Lösung besteht jedoch darin, daß die Funktion der Vorrichtung zur Überwachung nicht immer vollständig gewährleistet werden kann, da aufgrund der Vielzahl der verwendeten Elemente die Ausfallwahrscheinlichkeit erhöht wird. Bei Abschaltung des Magnetventiles und damit bei Wegfall des Betätigungsdruckes am Kolben der Zylinder-/Kolbeneinheit bewegt dieser sich im Normalfall in die Neutralstellung. Durch mechanische Fehlfunktion kann dieser jedoch in der Endlage oder in einer Zwischenposition hängenbleiben. Bei abgeschalteter Versorgungsspannung ist es der elektronischen Getriebesteuerung in der Regel nicht möglich, diese Fehlfunktion zu erkennen. Fehlbetätigungen, welche sich auf die Schaltqualität des Schaltvorganges, welcher durch die Betätigung der Schiebeschaltwelle charakterisiert ist, beziehen, sind die Folge.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schaltüberwachung von Schaltvorgängen, welche durch die Betätigung einer Schiebeschaltwelle in mechanischen Getriebeteilen charakterisiert sind, zu verbessern und Fehlbetätigungen zu vermeiden. Des weiteren soll die Vorrichtung zur Überwachung der Position der Schiebeschaltwelle sich durch eine höhere Verfügbarkeit und geringere Kosten auszeichnen. Die Sicherheit der Überwachung ist bei den unterschiedlichsten Einsatzerfordernissen zu gewährleisten bzw. zu erhöhen.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Das Verfahren zur Verbesserung der Schaltüberwachung in Getrieben mit wenigstens einem mechanischen Getriebeteil bei Schaltvorgängen mit eingeschlossener Betätigung einer Schiebeschaltwelle über eine, mittels einer Steuervorrichtung ansteuerbare Stelleinrichtung zur Drehrichtungs- /Drehzahländerung des Getriebeabtriebes durch Verschiebung der Schiebeschaltwelle zwischen wenigstens zwei Endlagenstellungen ist dadurch charakterisiert, daß wenigstens bei Vorliegen eines Signales für einen gewünschten Schaltvorgang die Position der Schiebeschaltwelle überwacht wird, wobei beide Endlagenstellungen - erste Endlagenstellung und zweite Endlagenstellung - mit einer gemeinsamen Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellung ermittelt werden.

Die Unterscheidung der einzelnen Endlagenstellungen der Schiebeschaltwelle erfolgt wenigstens mittelbar, beispielsweise durch Bestimmung einer Referenzposition der Stelleinrichtung, welche einer ersten Funktionsstellung der Stelleinrichtung entspricht, unter Berücksichtigung der Schaltsequenzen und des Schaltzustandes der Stelleinrichtung bzw. des die Stelleinrichtung aktivierenden Stellgliedes. Dies bedeutet, daß die Auswertung des Vorliegens der Referenzposition und der Schaltsequenzen in Rückkopplung mit der Getriebesteuerung erfolgt.

Vorrichtungsmäßig sind der Schiebeschaltwelle Mittel zur Erkennung der einzelnen Endlagenstellungen und eine Einrichtung zur Erfassung der einzelnen Endlagenstellungen zugeordnet. Die Stelleinrichtung weist vorzugsweise wenigstens einen Schaltzylinder in Form einer Zylinder- /Kolbeneinheit auf, welche über ein Stellglied in Form einer Ventileinrichtung mit Druck beaufschlagt wird. Als Referenzposition wird dann die Stellung des Kolbens in der Zylinder-/Kolbeneinheit angesehen, welche durch die Kopplung über eine drehfeste Schiebewelle mit der Schiebeschaltwelle die axiale Stellung der Schiebeschaltwelle charakterisiert. Zur Ermittlung der Referenzposition sind dabei des weiteren die Schaltsequenzen bzw. der Schaltzustand des Ventiles wesentlich. Befindet sich die Ventileinrichtung in einer Schaltstellung, in der die Zylinder-/Kolbeneinheit frei von einer Druckbeaufschlagung ist, befindet sich die Schiebeschaltwelle in einer Stellung außerhalb der zweiten Endlagenposition. Bei Vorliegen einer Schaltposition der Ventileinrichtung, welche eine Druckbeaufschlagung der Zylinder-/Kolbeneinheit ermöglicht, befindet sich die Schiebeschaltwelle in einer Position außerhalb der ersten Endlagenstellung, d. h. in der sogenannten Neutralstellung. Um auf das Vorliegen einer der beiden Endlagenstellungen schließen zu können, ist es dazu erforderlich, des weiteren die von der Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellung gebildeten Signale zu berücksichtigen bzw. zu verarbeiten. Erst bei zusätzlichem Vorliegen eines Signales, welches auf das Vorliegen einer Endlagenstellung hinweist, kann definitiv die Art der bestehenden Endlagenstellung ermittelt werden. Im erstgenannten Fall wäre dies die erste Endlagenstellung, die sogenannte Neutralstellung. Im zweiten Fall die zweite Endlagenstellung.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, daß mit einer Einrichtung die Endlagenstellungen der Schiebeschaltwelle sicher überwacht werden können, wobei die Vorrichtung, welche nur noch durch das Vorhandensein eines sogenannten Endlagenschalters charakterisiert ist, sich durch eine erhöhte Verfügbarkeit und geringere Störempfindlichkeit auszeichnet.

Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt die Überwachung vorzugsweise zeitabhängig, d. h. für einzelne Verfahrensschritte werden bestimmte vordefinierbare Zeitintervalle vorgegeben, nach derem Abschluß bestimmte Funktionen erfragt werden. Die Überwachungszeiten werden dabei vorzugsweise so gewählt, daß die Einflüsse der Öltemperatur und mechanische Toleranzen mit berücksichtigt werden. Die Ermittlung der Referenzposition der Stelleinrichtung gestaltet sich dann wie folgt: Im Ausgangszustand, d. h. bei Vorliegen eines Signals, welches sich auf einen Schaltvorgang mit beabsichtigter Änderung der Lage der Schiebeschaltwelle bezieht, wird zuerst geprüft, ob die Steuerung zur Beaufschlagung der Schiebeschaltwelle betriebsbereit und die Stelleinrichtung mit Betätigungsdruck beaufschlagt ist. Zusätzlich wird die mittels der Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellung vorliegende Stellung der Schiebeschaltwelle überwacht. Wird über die Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung kein Signal für das Vorliegen einer Endlagenstellung erzeugt, und ist jedoch an der Stelleinrichtung ein Betätigungsdruck vorhanden, klemmt die Stelleinrichtung in einer Zwischenposition oder die Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung weist einen Defekt auf. Im anderen Fall, d. h. die Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung hat das Vorliegen eine Endlagenstellung ermittelt, wird das Stellglied zur Betätigung der Stelleinrichtung aktiviert. Dieses ist beispielsweise als Ventileinrichtung ausgeführt. Deren Aktivierung erfolgt durch Zuschaltung. Die Zylinder-/Kolbeneinrichtung wird dann mit zusätzlichem Druck beaufschlagt, welcher über die Kopplung mit der Schiebewelle eine Verschiebung der Schiebeschaltwelle bewirkt. Für einen bestimmten ersten Überwachungszeitraum T1 wird dabei überprüft, ob die Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellung betätigt bleibt, d. h. ein Signal erzeugt oder keine Endlagenstellung mehr ermittelt. Wird nach Ablauf der Überwachungszeit T1 immer noch das Vorliegen einer Endlagenstellung angezeigt, kann auf eine Störung entweder an der Zylinder-/Kolbeneinheit oder der Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellung geschlossen werden. Im anderen Fall, d. h. die Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellung ermittelt keine Endlage mehr, wird die Ventileinrichtung abgeschalten. Wird dann wieder die Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung betätigt, ist die Referenzposition ermittelt, die Schiebeschaltwelle und damit auch der Schaltzylinder befinden sich in Neutralstellung. Liegt zusätzlich zum Vorliegen der Neutralstellung ein Schaltbefehl vor, wird dann das Stellglied der Stelleinrichtung, welches beispielsweise als Magnetventil ausgeführt ist, eingeschalten und über zwei weitere Überwachungszeiträume geprüft, ob die Einrichtung zur Erfassung betätigt ist oder nicht. Nach Einschaltung der Ventileinrichtung wird im dritten Überwachungszeitraum geprüft, ob die Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung eine Endlagenstellung ermittelt. Diese Überwachungszeit ist dabei derart bemessen, daß es sich bei dieser theoretisch um den Zeitraum handelt, der durch eine Bewegung der Schiebeschaltwelle von der Neutralstellung in eine Position außerhalb der zweiten Endlagenstellung charakterisiert ist. Wird nach Ablauf dieses Überwachungszeitraumes immer noch von der Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung eine Endlagenstellung ermittelt, kann auf eine Störung der Funktionsweise der Zylinder-/Kolbeneinheit oder einen Defekt der Einrichtung zur Erfassung der Endlagenposition geschlossen werden. Ermittelt die Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellung jedoch eine Endlage, kann ausgehend von der bereits bekannten Referenzposition in der Neutralstellung auf das Erreichen der zweiten Endlagenstellung geschlossen werden. Wird jedoch nach einem weiteren vierten Überwachungszeitraum T4 von der Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenposition keine Endlagenstellung ermittelt, kann ebenfalls auf das Vorliegen einer Störung geschlossen werden.

Die Überwachung der Betätigung der Schiebeschaltwelle über die Ermittlung einer Referenzposition sowie die weitere Überwachung in unterschiedlichen Zeitintervallen unter Berücksichtigung der Schaltsequenzen sowie der Schaltpositionen der Ventileinrichtungen ermöglichen es, während des gesamten Schaltvorganges die Funktion der Schiebeschaltwelle optimal zu überwachen und sehr schnell Fehlerquellen zu ermitteln, insbesondere da diese im wesentlichen auf die Stelleinrichtung und die Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellung begrenzt sind. Unregelmäßigkeiten beim Schaltvorgang, welche auf die Betätigung der Schiebeschaltwelle zurückzuführen sind, können somit auf einfache Art und Weise sehr schnell bestimmt werden. Eine aufwendige Analyse der Schaltvorgänge entfällt.

Die Vorrichtung zur Überwachung der Endlagenstellungen einer Schiebeschaltwelle weist dazu wenigstens eine Steuervorrichtung auf, welche mit einer Stelleinrichtung zur Beaufschlagung bzw. zur Verschiebung der Schiebeschaltwelle koppelbar ist. Die Stelleinrichtung umfaßt vorzugsweise wenigstens eine Zylinder-/Kolbeneinheit, welche über eine Ventileinrichtung angesteuert wird. Bei der Ventileinrichtung kann es sich dabei beispielsweise um ein Magnetventil handeln. Des weiteren umfaßt die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellung, welche der Erfassung wenigstens zweier Endlagenpositionen dient. Dies bietet den Vorteil, daß lediglich eine Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung vorzusehen ist, was sich in einer Erhöhung der Sicherheit der Überwachung, einer Verringerung der Kosten sowie erhöhten Verfügbarkeit niederschlägt, da die Anzahl der störanfälligen Elemente durch die Einsparung einer weiteren Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung erheblich verringert wird. Die Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellung ermittelt die Endlagenstellung dabei entweder aufgrund

• a) eines Kontaktes mit einem entsprechenden Profil auf der Schiebeschaltwelle oder
• b) kontaktfrei über die für die Endlagenstellung vorgesehenen Profile an der Schiebeschaltwelle.

Die kontaktfreie Erfassung kann dabei optisch, akustisch oder elektrisch erfolgen. Die konkrete Auswahl der einzelnen Möglichkeiten liegt jedoch im Ermessen des zuständigen Fachmannes.

Eingangsgröße der Steuereinrichtung ist dabei wenigstens eine, die Beaufschlagung des Stellgliedes, insbesondere des Schaltzylinders, wenigstens mittelbar charakterisierende Größe. In der Regel fungiert als Eingangsgröße dabei ein Signal für die Größe des vorliegenden Betätigungsdruckes. Dieser kann direkt oder indirekt, beispielsweise durch Erfassung der Pumpendrehzahl, welche proportional zur Motordrehzahl ist, ermittelt werden. Des weiteren ist sicherzustellen, daß die elektronische Steuervorrichtung betriebsbereit ist. Das Vorliegen einer, die Beaufschlagung des Schaltzylinders charakterisierenden Größe, charakterisiert den Ausgangszustand. In der Steuervorrichtung sind dazu Mittel vorgesehen, welche entweder lediglich das Vorliegen eines Signales für das Vorhandensein eines am Schaltzylinder vorliegenden Betätigungsdruckes erfassen oder aber bei fortlaufender Ermittlung des Betätigungsdruckes diesen mit einem Referenzwert vergleichen, um das Vorliegen eines Signales für die Beaufschlagung des Stellgliedes zu ermitteln. Liegt dieser Ausgangszustand vor, sind weitere zweite Mittel vorhanden, welche ein Signal von der Erfassungseinrichtung für die Endlagenstellung der Schiebeschaltwelle überprüfen. In der Regel erfolgt lediglich eine Abfrage, ob eine der Endlagenstellungen ermittelt werden konnte. Kann in diesem Verfahrensstadium keine Endlagenstellung festgestellt werden, liegt in der Regel eine Störung vor.

Wird jedoch in einem weiteren Verfahrensschritt zur Ermittlung der Referenzposition ein Signal am Eingang der Steuervorrichtung ermittelt, welches einer Betätigung des Positionsschalters bzw. der Ermittlung einer Endlagenstellung über die Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellung entspricht, wird am ersten Ausgang der Steuervorrichtung ein Stellsignal zur Beaufschlagung der Ventileinrichtung ausgegeben. Ist die Schaltposition erreicht, wird die Zylinder-/Kolbeneinheit hydraulisch oder pneumatisch mit Druck beaufschlagt. Nunmehr wird in einem weiteren Verfahrensschritt die Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellung überwacht. Erfaßt diese nach Abschaltung der Ventileinrichtung eine Endlagenstellung, kann auf das Erreichen der Neutralstellung geschlossen werden. Bestimmend zur Überwachung der Position der Schiebeschaltwelle sind somit neben der Erfassung einer Endlagenstellung die Schaltsequenz, insbesondere die Schaltposition der die Zylinder-/Kolbeneinheit beaufschlagenden Ventileinrichtung.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung anhand eines Ausschnittes aus einer Schiebeschaltwelle das erfindungsgemäße Verfahren der Erfassung bzw. Überwachung der Endlagenstellungen mit nur einem Endlagenschalter;

Fig. 2 verdeutlicht anhand eines Ausschnittes aus einem mechanischen Getriebe eine bisher aus dem Stand der Technik bekannte Möglichkeit der Überwachung der Position einer Schiebeschaltwelle;

Fig. 3a und 3b verdeutlichen anhand eines Signalflußbildes die Ermittlung der Referenzposition sowie die Überwachung der Positionen der Schiebeschaltwelle.

Die Fig. 2 verdeutlicht anhand eines Ausschnittes aus einem mechanischen Getriebe 1 eine bisher im Stand der Technik bekannte Möglichkeit der Überwachung des Schaltvorganges, insbesondere der Überwachung der Position einer Schiebeschaltwelle 3 mit zwei Endlagen I und II mit zwei Vorrichtungen zur Erfassung der Endlagen 4, hier 4a und 4b, welche in Form sogenannter Endlagenschalter ausgeführt sind. Die Schiebeschaltwelle 3 kann dabei beliebig im mechanischen Getriebeteil 1 angeordnet werden, ist jedoch wenigstens immer mittelbar mit einer hier im einzelnen nicht dargestellten Abtriebswelle gekoppelt, so daß über die Schiebeschaltwelle 3 die Übersetzung und/oder die Drehrichtung der Getriebeabtriebswelle verändert werden kann. Die Schiebeschaltwelle 3 ist zu diesem Zweck mit einer Stelleinrichtung 2 koppelbar.

Die Schiebeschaltwelle 3 ist drehbar gelagert und in axialer Richtung verschiebbar. Zur Realisierung einer Änderung der Übersetzung und/oder der Drehrichtung des Getriebeabtriebes ist die Schiebeschaltwelle 3 mit einem ersten Teil einer Kupplungseinrichtung 5 gekoppelt. Die Kupplungseinrichtung 5 kann dabei als formschlüssige und/oder kraftschlüssige Kupplung ausgeführt sein. Im einfachsten Fall trägt die Schiebeschaltwelle Vorsprünge, hier die Vorsprünge 7a in Form einer sogenannten Kuppelverzahnung, welche mit einer dazu komplementären Innenverzahnung an einem Element des mechanischen Getriebeteiles in Kraftflußrichtung in Eingriff bringbar ist. Die Innenverzahnung ist hier mit 7b bezeichnet und in einem sogenannten Kuppelrad 6 eingearbeitet. Das Kuppelrad 6 steht in Kraftflußrichtung mit einem Getriebeelement in Eingriff. Dazu ist das Kuppelrad 6 beispielsweise mit einer Außenverzahnung versehen. Ein Schaltvorgang ist immer dann beendet, wenn die auf der Schiebeschaltwelle 3 angeordnete Kuppelverzahnung 7a mit der Innenverzahnung 7b des Kuppelrades 6 vollständig im Eingriff ist. In diesem Fall kann dann eine Kraftübertragung über das Kuppelrad 6 erfolgen. Die Änderung der Position der Schiebeschaltwelle 3 erfolgt über die Stelleinrichtung 2, welche wenigstens einen Schaltzylinder 8 umfaßt. Der Schaltzylinder 8 kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise beaufschlagt werden. Denkbar sind hydraulische oder pneumatische Lösungen. Andere Ausführungen sind ebenfalls möglich, beispielsweise die mechanische Beaufschlagung. Der Schaltzylinder 8 umfaßt wenigstens einen Kolben 8a, welcher gegen eine Energiespeichereinrichtung, beispielsweise in Form einer Feder 8b, bewegt wird. Der Kolben 8a ist über eine feststehende Schiebewelle 8c mit der rotierenden Schiebeschaltwelle 3 gekoppelt. Die Kopplung kann auf unterschiedliche Art und Weise ausgeführt werden. Die Schiebewelle 8c wird somit lediglich in axialer Richtung geführt.

Der drucklose Schaltzylinder 8 wird von der Feder 8b in eine erste Endposition bewegt, welche nachfolgend als Neutralstellung bezeichnet wird. Diese Neutralstellung, welche der Endlagenstellung I entsprechend der Anordnung der Einrichtung zur Erfassung der Endlage 4a entspricht, ist hier mit I' bezeichnet. Soll der Schaltzylinder 8, insbesondere der Kolben 8a von der Neutralstellung I' in die nachfolgend als Funktionsstellung II' bezeichnete zweite Endlage bewegt werden, wird ein von einer elektronischen Getriebesteuerung 10 angesteuertes Magnetventil 11 geschaltet, welches im dargestellten Fall den Schaltzylinder 8, insbesondere den Kolben 8a bzw. dessen wirksame Kolbenfläche 12 mit Luft- oder Öldruck beaufschlagt. Der Kolben 8a wird dadurch gegen die Feder 8b bewegt. Durch die Kopplung mit der feststehenden Schiebewelle 8c wird entsprechend des Verschiebeweges des Kolbens 8a eine Verschiebung der Schiebeschaltwelle 3 in axialer Richtung vorgenommen, so daß diese eine zweite Endlagenstellung erreicht II. In der zweiten Endlagenstellung II wird dabei die Kuppelverzahnung 7a mit der Innenverzahnung 7b am Kuppelrad 6 in Eingriff gebracht. Zur Erfassung bzw. Ermittlung der einzelnen Endpositionen, Neutralstellung I und Endlagenstellung II der Schiebeschaltwelle 3 sind dieser Mittel zugeordnet, welche eine Erfassung der Endlagen ermöglichen. Diese Mittel sind hier mit 13 bezeichnet und als am Umfang 14 der Schiebeschaltwelle 3 angeordnete Vorsprünge 15 und 16 ausgeführt. In der sogenannten Neutralstellung I, d. h. bei drucklosem Schaltzylinder 2, befindet sich dabei die Schiebeschaltwelle 3 mit dem Vorsprung 15 in axialer Richtung im Bereich eines berührungslosen Schalters 4a. Diese Stellung der Schiebeschaltwelle 3 charakterisiert die sogenannte Neutralstellung I. Die zweite Endlagenstellung, welche hier mit II bezeichnet ist, ist durch die Lage des Vorsprunges 16 in axialer Richtung betrachtet im Bereich des zweiten berührungslosen Schalters 4b gekennzeichnet. Die Vorsprünge 15 und 16 sind dabei im einfachsten Fall als ringförmiges am Umfang 14 der Schiebeschaltwelle 3 angeordnetes Element ausgeführt. Denkbar sind jedoch auch Ausführungen in Form von einzelnen Vorsprüngen, welche in Umfangsrichtung in zueinander definierten Abständen am Außenumfang 13 der Schiebeschaltwelle 3 angeordnet sind. Wesentlich ist jedoch das Vorsehen eines entsprechenden Profiles, welches zur Erfassung der einzelnen Endpositionen geeignet scheint. Im dargestellten Fall weist das dem Stellglied 2, insbesondere dem Schaltzylinder 8 zugeordnete Magnetventil 11 die erste Schaltposition 17 auf. Diese entspricht der Neutralstellung I der Schiebeschaltwelle 3. In der zweiten Schaltposition 18 des Magnetventiles 11 wird die wirksame Kolbenfläche 12 des Kolbens 8a über das Magnetventil 11 hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagt. Diese Beaufschlagung bewirkt eine Bewegung der Schiebeschaltwelle 3 in axialer Richtung dahingehend, daß die Kuppelverzahnung 7a auf der Schiebeschaltwelle 3 mit der Innenverzahnung des Kuppelrades 6 vollständig in Eingriff steht.

Die beiden berührungslosen Schalter 4a und 4b dienen zur Erfassung der Endlagenstellungen der Schiebeschaltwelle 3, d. h. der Neutralstellung und der Endlage. Diese sind mit der elektronischen Getriebesteuerung 10, d. h. der Steuervorrichtung, gekoppelt. Die von den berührungslosen Schaltern 4a und 4b erzeugten Signale dienen dabei als Eingangssignale der Steuervorrichtung. Die Schalter selbst können beispielsweise als induktive Näherungsschalter ausgeführt sein. Andere Ausführungen der Endlagenschalter 4a und 4b sind ebenfalls denkbar. Die Erfassung der Endlagen kann des weiteren auch optisch erfolgen. Andere Möglichkeiten sind ebenfalls denkbar. Auch können die Endlagenschalter als Berührungsschalter oder Sensoren ausgeführt werden.

Die Fig. 1 verdeutlicht eine Ausführung einer Schiebeschaltwelle 3 in einem mechanischen Getriebe 1, bei welcher erfindungsgemäß lediglich nur noch eine Erfassungseinrichtung zur Ermittlung der Endlagenstellungen, im einzelnen der Neutralstellung I und der Endlagenstellung II, vorgesehen ist. Diese Vorrichtung ist hier mit 20 bezeichnet. Auch hier kann die Einrichtung zur Ermittlung der Endlagenstelfung I oder II nach dem Grundprinzip der berührungsfreien oder der nicht berührungsfreien Erfassung arbeiten. Im einfachsten Fall wird jedoch die berührungsfreie Erfassung gewählt. Die berührungsfreie Erfassung basiert dabei auf der Erfassung optischer oder elektrischer Signale. Erfindungsgemäß wird dabei das Betätigungsprofil, welches auch als Erkennungsprofil bezeichnet wird, an der Schiebeschaltwelle 3 derart verändert, daß die Vorrichtung zur Erfassung sowohl bei Neutralstellung als auch in der zweiten Endlagenstellung aktiviert wird. In der in der Fig. 2 dargestellten Ausführung befindet sich die Schiebeschaltwelle 3 in der sogenannten Neutralstellung I, d. h. der ersten Endlage. In diesem Zustand wird die Schiebeschaltwelle 3 nicht von der ihr zugeordneten Stelleinrichtung 2 beaufschlagt. Die Schiebeschaltwelle 3, insbesondere die auf dieser angeordnete Kuppelverzahnung 7a, steht nicht mit der Innenverzahnung des Kuppelrades 6 in Eingriff. Eine Änderung der Lage der Schiebeschaltwelle 3 in axialer Richtung erfolgt bei Beaufschlagung über den Schaltzylinder 8 beim Übergang in die zweite Endlagenstellung II um einen Betrag ΔS. Dieser Betrag ΔS entspricht dabei wenigstens der Summe aus den Abständen der in Eingriff bringbaren Bereiche unterschiedlichen Durchmessers der Schiebeschaltwelle 3 in axialer Richtung, im einzelnen der Summe aus der axialen Erstreckung eines Teilbereiches 3.21 der Schiebeschaltwelle und der Breite des zur Erfassung der Neutralstellung dienenden Vorsprunges 15. Die Schiebeschaltwelle 3 passiert somit mit ihren Vorsprüngen 15 und 16 in beiden Endlagenstellungen, d. h. Neutralstellung I und Endlage II, die Einrichtung zur Erfassung der Endpositionen 20.

Die Unterscheidung zwischen den einzelnen Endlagenstellungen, insbesondere der Neutralstellung oder der zweiten Endlage erfolgt erfindungsgemäß über die Funktionsstellungen der Stelleinrichtung ausgehend von einer Referenzposition, d. h. einer ersten Funktionsstellung I' durch die Abfrage von Schaltsequenzen unter Berücksichtigung des Schaltzustandes des Stellgliedes bzw. der Betätigungseinrichtung der Stelleinrichtung, insbesondere des Magnetventils 11. Dies wird über die elektronische Getriebesteuerung 10 durchgeführt. Nach jeder neuen Betätigung der Ventileinrichtung - bei Ausführung als Magnetventil 11 nach dem Einschalten der Versorgungsspannung der elektronischen Getriebesteuerung 10 und damit Ansteuerung des Stellgliedes des Magnetventiles 11, muß die Referenzposition der Stelleinrichtung, insbesondere des Schaltzylinders 8, neu ermittelt werden. Ein Verfahren zur Ermittlung der Referenzposition ist in der Fig. 3a anhand eines Signalflußbildes dargestellt. Eingangsgröße der Steuereinrichtung ist dabei wenigstens eine, die Beaufschlagung des Stellgliedes, insbesondere des Schaltzylinders 8, charakterisierende Größe. In der Regel fungiert als Eingangsgröße dabei ein Signal für die Größe des vorliegenden Betätigungsdruckes. Des weiteren ist sicherzustellen, daß die elektronische Steuervorrichtung betriebsbereit ist. Das Vorliegen einer, die Beaufschlagung des Schaltzylinders charakterisierenden Größe, charakterisiert den Ausgangszustand. In der Steuervorrichtung sind dazu Mittel vorgesehen, welche entweder lediglich das Vorliegen eines Signales für das Vorhandensein eines am Schaltzylinder vorliegenden Betätigungsdruckes erfassen oder aber bei fortlaufender Ermittlung des Betätigungsdruckes diesen mit einem Referenzwert vergleichen, um das Vorliegen eines Signales für die Beaufschlagung des Stellgliedes zu ermitteln. Liegt dieser Ausgangszustand vor, sind weitere zweite Mittel vorhanden, welche ein Signal von der Erfassungseinrichtung für die Endposition der Schiebeschaltwelle überprüfen. Im einfachsten Fall erfolgt lediglich eine Abfrage, ob bei Ausführung der Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellung als Positionsschalter dieser betätigt ist. Kann in diesem Verfahrensstadium a keine Betätigung des Endlagenschalters ermittelt werden, liegt eine Störung vor, im einzelnen befindet sich die Schiebeschaltwelle bzw. das diese beaufschlagende Stellglied in Form des Schaftzylinders nicht in der Neutralstellung, sondern klemmt in einer Zwischenposition oder der Positionsschalter, d. h. die Einrichtung zur Erfassung der Endposition ist defekt. Einem weiteren zweiten Ausgang der Steuervorrichtung wird dann ein Signal zur Ausgabe einer Fehlermeldung zugewiesen.

Wird in diesem zweiten Verfahrensschritt b zur Ermittlung der Referenzposition ein Signal am Eingang der Steuervorrichtung ermittelt, welches einer Betätigung des Positionsschalters entspricht, wird am Ausgang der Steuervorrichtung ein Stellsignal zur Beaufschlagung des Magnetventiles 11 ausgegeben. Das Magnetventil 11 wird dann in die Schaltposition 18 verbracht. Dies entspricht dem dritten Verfahrensschritt c. Ist die Schaltposition 18 erreicht, wird der Kolben 8a der Stelleinrichtung 8, insbesondere des Schaltzylinders, mit Druck, in der Regel hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagt. An den dritten Verfahrensschritt schließt sich ein vierter Verfahrensschritt an, in welchem der Positionsschalter, d. h. die Einrichtung zur Erfassung der Endposition 20, überwacht wird. Der vierte Verfahrensschritt d umfaßt dabei zwei Referenzzeiträume. In einem ersten Referenzzeitraum T1 wird überwacht, ob die Einrichtung zur Erfassung der Endposition 20 ein Signal, welches die Stellung der Schiebeschaltwelle 3 in einer der Endlagen charakterisiert, erzeugt. Im einfachsten Fall wird dies bei Verwendung eines Endlagenschalters durch die Betätigung des Schalters bestimmt. Liegt kein Signal vor und ist gleichzeitig die erste Referenzzeit T1 abgelaufen, deutet dies auf eine Störung hin. In diesem Fall wird am ersten Ausgang ein Signal zur Außerbetriebnahme des Magnetventils 11 ausgegeben und eine entsprechende Fehlermeldung erzeugt. Anhand der Fehlermeldung kann dann entweder auf ein Klemmen des Schaltzylinders 2 oder einen Defekt an der Einrichtung 20 geschlossen werden. Wird jedoch ein Signal nach Einschalten des Magnetventiles 11 am Eingang der Steuervorrichtung 10 ermittelt, wird sofort ein Stellsignal am Ausgang der Steuervorrichtung 10 ausgegeben, welches zu einem Abschalten des Magnetventiles 11 führt. Dabei wird in einem weiteren Verfahrensschritt e die Stellung des Positionsschalters weiter überwacht. Dafür ist ein Zeitraum T2 vorgesehen. Wird in diesem Zeitraum die Betätigung des Positionsschalters ermittelt, ist die Referenzposition des Schaltzylinders 8 und damit der Stelleinrichtung ermittelt. Diese entspricht der ersten Funktionsstellung I', welche auch als Neutralstellung bezeichnet wird. Die Stellung der Stelleinrichtung in der Neutralstellung entspricht dabei der ersten Endlagenstellung der Schiebeschaltwelle 3, welche sich dann ebenfalls in der Neutralstellung befindet, d. h. keine Kopplung der Schiebeschaltwelle 3 mit der Getriebeausgangs- bzw. Abtriebswelle.

Ausgehend von der Feststellung des Erreichens der Neutralstellung verdeutlicht Fig. 3b anhand eines Signalflußbildes die Einstellung der zweiten Endlagenstellung II, d. h. der Kopplung der Schiebeschaltwelle 3 mit der Getriebeabtriebswelle. Liegt die Neutralstellung vor, d. h. die Schiebeschaltwelle 3 befindet sich in einer ersten Endlagenstellung I, kann zum Erreichen der zweiten Endlagenstellung und damit zur Realisierung einer Drehrichtungsumkehr der Getriebeabtriebswelle die Ventileinrichtung zugeschalten werden. Dies erfolgt in einem Verfahrensschritt f. Die Ventileinrichtung hat dann über einen Zeitraum T3 Zeit, die Schiebeschaltwelle 3 mittels der Zylinder-Kolbeneinheit des Schaltzylinders 8 in die zweite Endlagenstellung II zu bringen. Ist dabei der Positionsschalter nicht mehr betätigt und die Zeitdauer T3 abgelaufen, ist die Ventileinrichtung außer Betrieb zu nehmen, da entweder ein Klemmen des Schaltzylinders oder ein Defekt des Positionsschalter vorliegen muß. Im anderen Fall wird im Verfahrensschritt g weiter geprüft, ob der Positionsschalter betätigt ist, d. h. die Schiebeschaltwelle 3 ihre zweite Endlagenstellung II erreicht hat. Ist dies nach einem Zeitraum T4 nicht der Fall, wird im Verfahrensschritt h die Verdreheinrichtung betätigt und weitergeprüft, ob die Endlagenstellung II erreicht wurde. Ist dies nach einem Referenzzeitraum T5 immer noch nicht gegeben, erfolgt eine Abstellung der Ventileinrichtung, da auch in diesem Fall auf einen Defekt des Schaltzylinders oder des Positionsschalters geschlossen werden muß.

Claims (16)

1. Verfahren zur Schaltüberwachung in Getrieben (1) mit wenigstens einem mechanischen Getriebeteil bei Schaltvorgängen mit eingeschlossener Betätigung einer Schiebeschaltwelle (3) über eine, mittels einer Steuervorrichtung (10) ansteuerbare Stelleinrichtung (2) zur Drehrichtungs-/Drehzahländerung des Getriebeabtriebes (A) durch Verschiebung der Schiebeschaltwelle (3) zwischen wenigstens zwei Endlagenstellungen (I, II) - einer ersten Endlagenstellung (I) zur Charakterisierung des Nichteingriffes der Schiebeschaltwelle (3) und einer zweiten Endlagenstellung (II) zur Charakterisierung des Eingriffes der Schiebeschaltwelle- (3), wobei die Funktionsstellung (I', II') der Stelleinrichtung (2) mittels wenigstens einem Stellglied einstellbar ist, bei welchem

• 1. 1.1 wenigstens bei Vorliegen eines Signales für einen gewünschten Schaltvorgang die Stellung der Schiebeschaltwelle überwacht wird; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
• 2. 1.2 beide Endlagenstellungen (I, II) werden mit einer gemeinsamen Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellungen (4) ermittelt, wobei
• 3. 1.3 die aktuell vorliegende Endlagenstellung (I, II) durch eine wenigstens mittelbare Bestimmung einer Referenzposition der Schiebeschaltwelle (3) unter Berücksichtigung der Schaltsequenzen und der Funktionsstellung des Stellgliedes der Stelleinrichtung (2) ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens mittelbare Bestimmung der Referenzposition der Schiebeschaltwelle (3) durch die Ermittlung der die aktuelle Funktionsstellung (I, II) der Stelleinrichtung (2) beschreibenden Referenzposition der Stelleinrichtung erfolgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale für einen gewünschten Schaltvorgang und/oder die Schaltsequenzen und/oder die Funktionsstellung (I, II) des Stellgliedes der Stelleinrichtung (2) von einer der Getriebebaueinheit zugeordneten Steuervorrichtung (10) bereitgestellt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stelleinrichtung (2) wenigstens eine Zylinder-/Kolbeneinheit aufweist, welche über ein Stellglied in Form einer Ventileinrichtung (11) mit Druck beaufschlagbar ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• 1. 4.1 die Referenzposition wird durch die Stellung des Kolbens (8a) in der Zylinder-/Kolbeneinheit beschrieben, welcher wenigstens mittelbar drehfest mit der Schiebeschaltwelle (3) gekoppelt ist;
• 2. 4.2 bei welchem die einzelnen Endlagenstellungen (I, II) wie folgt ermittelt werden:
  • 1. 4.2.1 die Funktionsstellung (I', II') der Zylinder-/Kolbeneinheit und/oder die Beaufschlagung der Zylinder-/Kolbeneinheit mit Druckmittel werden wenigstens mittelbar überwacht;
  • 2. 4.2.2 aus der Schaltsequenz wird abgeleitet, ob sich die Schiebeschaltwelle tatsächlich in einer Endlagenstellung (I, II) oder einer Mittelstellung befindet;
  • 3. 4.2.3 die Art der Endlagenstellung wird aus der Funktionsstellung des Stellgliedes zur Druckbeaufschlagung abgeleitet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• 1. 5.1 bei welchem das Signal Ventileinrichtung (11) in Funktionsstellung frei von einer Druckbeaufschlagung der Zylinder-/Kolbeneinheit eine Stellung der Schiebeschaltwelle (3) außerhalb der zweiten Endlagenstellung (II) beschreibt oder
• 2. 5.2 das Signal die Ventileinrichtung (11) in Funktionsstellung des Kolbens (8a) mit Druckbeaufschlagung der Zylinder-/Kolbeneinheit eine Stellung der Schiebeschaltwelle (3) außerhalb der ersten Endlagenstellung (II) beschreibt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Verfahrensschritte innerhalb bestimmter vordefinierbarer oder vordefinierter Zeitintervalle durchgeführt werden.

7. Vorrichtung zur Überwachung der Stellung einer Schiebeschaltwelle für den Einsatz in Getrieben (1) mit wenigstens einem mechanischen Getriebeteil bei Schaltvorgängen mit eingeschlossener Betätigung der Schiebeschaltwelle (3) über eine, mittels einer Steuervorrichtung ansteuerbare Stelleinrichtung (2) zur Drehrichtungs-/Drehzahländerung des Getriebeabtriebes durch Verschiebung der Schiebeschaltwelle (3) zwischen wenigstens zwei Endlagenstellungen (I, II) - einer ersten Endlagenstellung (I) und einer zweiten Endlagenstellung (II) - ;

• 1. 7.1 für jede Endlagenstellung (I, II) sind Mittel zur Markierung oder Erkennung an der Schiebeschaltwelle (3) vorgesehen; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
• 2. 7.2 mit einer, allen einzelnen Mitteln zur Markierung und/oder Erkennung der Endlagenstellungen (I, II) gemeinsam zugeordneten Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung;
• 3. 7.3 mit einer Steuervorrichtung (10), welche mit der Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung (13) wenigstens mittelbar koppelbar ist, und eine Auswerteinrichtung umfaßt, die die Endlagenstellung (I, II) aus der Schaltsequenz und der Funktionsstellung (I', II') des Stellgliedes ermittelt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (10) Mittel zur Zuführung wenigstens eines Signales von der Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung der Schiebeschaltwelle (3) und/oder der Stelleinrichtung (2) und der Funktionsstellung (I', II') des Stellgliedes umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Zuführung der Signale von einem seriellen Übertragungsmittel gebildet werden, welches mit einem dem Getriebe (1) oder dem Antriebsstrang zugeordneten Datenkommunikationsnetzwerk gekoppelt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel von jeweils einer Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung und/oder einer Einrichtung zur Erfassung der Funktionsstellung (I', II') des Stellgliedes und/oder der Funktionsstellung der Stelleinrichtung (2) und/oder einer Getriebesteuerung gebildet werden.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, das die Steuervorrichtung (10) Bestandteil einer Getriebesteuerung ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• 1. 12.1 die der Schiebeschaltwelle (3) zugeordnete Stelleinrichtung (2) umfaßt wenigstens eine Zylinder-/Kolbeneinheit, wobei der Kolben (8a) wenigstens mittelbar mit der Schiebeschaltwelle (3) verbunden ist;
• 2. 12.2 das die Stelleinrichtung (2) aktivierende Stellglied umfaßt wenigstens eine Ventileinrichtung (11), welche die Beaufschlagung der Zylinder- /Kolbeneinheit mit Druck steuert.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (11) als elektromagnetische Schaltventileinrichtung ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Markierung oder Erkennung einer Endlagenstellung (I, II) ein im Bereich des Umfanges der Schiebeschaltwelle (3) angeordnetes Erkennungsprofil umfassen, welches bei Verschiebung der Schiebeschaltwelle in axialer Richtung die Einrichtung zur Erfassung der Endlagenstellung (I, II) aktiviert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung der Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung (I, II) durch Kontaktieren des Erkennungsprofiles mit der Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung erfolgt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung der Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung (I, II) berührungslos beim Passieren des Erkennungsprofiles an der Einrichtung zur Erfassung einer Endlagenstellung erfolgt.