EP1673603A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des drehmoments an getriebewellen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des drehmoments an getriebewellen

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Publication number
EP1673603A1
EP1673603A1 EP04765209A EP04765209A EP1673603A1 EP 1673603 A1 EP1673603 A1 EP 1673603A1 EP 04765209 A EP04765209 A EP 04765209A EP 04765209 A EP04765209 A EP 04765209A EP 1673603 A1 EP1673603 A1 EP 1673603A1
Authority
EP
European Patent Office
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torque
transmission
determined
speed
shaft
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04765209A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl-Fritz Heinzelmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/14—Inputs being a function of torque or torque demand
    • F16H59/16—Dynamometric measurement of torque
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/14—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/1464—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving screws and nuts, screw-gears or cams

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining the torque on transmission shafts according to the preamble of claim 1 ' and of claim 11. It is generally known among transmission experts that to optimize the driving strategy and the gear change sequence of automatic gearboxes, the information about the current engine or transmission input torque is used. This current torque is usually determined taking into account the crankshaft or transmission input shaft speed and the accelerator pedal position, with the aid of which the current torque value on the crankshaft or on the transmission input shaft can be read from a torque characteristic stored in an evaluation and control device.
  • the object of the invention is to present a method and a device with which the change of the input gear torque of a transmission or the braking torque on a retarder can be determined quickly and easily.
  • the invention is based on the knowledge that, with a constant gear ratio and constant input torque, the speed of a transmission input shaft and a transmission output shaft are in a fixed relationship to one another. If this ratio changes, this indicates a change in the transmission input torque while the transmission ratio is maintained. This change value can be used to determine the input torque.
  • a method is proposed according to the invention in which the speeds of a first gear shaft and a second gear shaft are measured cyclically at a constant gear ratio, a first torque being applied to the first gear shaft and a second torque being applied to the second gear shaft and the second gear shaft 'is driven by the first gear shaft directly or indirectly via gears.
  • a quotient is calculated from these two speeds and then stored, then the current quotient is compared with the quotient of a previous measurement and if there is a difference between the quotient of the current measurement and the the previous measurement concluded a change in the torque of the first transmission shaft.
  • This change value can already be used to control and regulate gear change processes in a transmission. According to a preferred embodiment of the invention, however, it is provided that the input torque into the transmission is determined from the difference between the quotients.
  • the speeds of the two transmission shafts are determined with sensors that generate electrical pulses related to the speed. From the measured electrical impulses of the speed sensors on the two gear shafts, a constant gear transmission ratio can be used to determine a phase or angular shift of the impulses when the torque changes, which is proportional to the transmitted torque and the elasticity of the transmission components transmitting the torque is evaluated as well as a parameter for the input torque.
  • the torque of an internal combustion engine is preferably determined, other applications in transmission technology are also useful.
  • the braking torque of a retarder can also be determined and this value can be used to control and regulate the retarder.
  • the speed of the drive motor or the transmission input shaft (first transmission shaft) and the speed of a transmission output shaft (second transmission shaft) for the. described torque or torque change determination can be used.
  • the speeds of two gear shafts assigned to a retarder are preferably measured.
  • the pulling or pushing torque in the transmission can also be determined using the method mentioned.
  • a device for determining 'the torque on gear shafts has an evaluation and control device, which detects torque relevant via sensor lines Messsignäle of sensors on the gearbox and analyzed.
  • the evaluation and control device is connected to two speed sensors, which are arranged on two transmission shafts, a first torque being applied to the first transmission shaft and a second torque being applied to the second transmission shaft.
  • the evaluation and control device has a calculation area in which a speed quotient is determined from the measured speed measured values of a measuring cycle.
  • a data memory is available for storing the speed measurement values and / or the speed quotients.
  • the evaluation and control device has a comparison range in which the quotient of the last measurement cycle can be compared with the quotient of the penultimate measurement cycle.
  • the evaluation and control device has a decision area in which the presence of a torque change can be determined on the basis of the quotient comparison.
  • the evaluation and control device has a determination range in which the first torque (input torque) applied to the one gear shaft can be determined from the torque change determined.
  • this evaluation and control device can finally trigger control commands for carrying out gear change processes in the transmission.
  • FIG. 1 shows a countershaft transmission with a measuring system for determining the transmission input torque
  • 2 shows a sensor gear for a speed sensor on the transmission input shaft
  • FIG. 3 shows a sensor gear for a speed sensor on the transmission output shaft, sensors.
  • the method can be used, for example, in a countershaft transmission 1 of the type shown in FIG. 1, in which a transmission input shaft 2 and a transmission output shaft 3 are arranged coaxially with one another in a transmission housing. Axially parallel to these two shafts is a countershaft 4 in the transmission, the drive gear 6 of which can be driven by an output gear 5 on the transmission input shaft 2.
  • 4 fixed gears 7 are arranged on the countershaft, which are in meshing engagement with idler gears 8 for the realization of certain forward gear ratios, which are rotatably mounted on the transmission output shaft 3.
  • synchronization and coupling means 9 are axially displaceable and non-rotatably arranged thereon.
  • a device is arranged on the transmission 1, to which an evaluation and control device 14 belongs, which The simplest case is identical to the control and regulation device of the transmission.
  • This evaluation and control device '14 is connected to speed sensors 12, 13 via sensor lines 15, 16 and via control lines 17 to actuators (not shown here). The latter actuate, in a manner known per se, alternatively to one another axially displaceable but rotationally fixed sliding sleeves of the synchronization and coupling devices 9 on the transmission output shaft 3.
  • FIGS. 3, 11 act the speed sensors 12, 13 with speed encoder gears 10, together, rotationally fixed on the transmission input shaft 2 and on the 'transmission output shaft 3 are fixed.
  • the teeth of these speed sensor gearwheels 10, 11 generate electrical pulses in the same, which are fed to the evaluation and control device 14 as described.
  • the speed of the transmission input shaft 2 and the speed of the transmission output shaft 3 are known to be in a constant relationship to one another. This ratio value (ie the quotient between the transmission input speed and the transmission output speed) is determined and stored by the evaluation and control device 14.
  • the speed of the transmission input shaft 2 and that of the transmission output shaft 3 is then determined again in a subsequent measuring cycle, and a second quotient is determined from these values. If a deviation is found in a subsequent comparison of the current quotient and the previous quotient, so 'this means is that the transmission input torque has changed.
  • the transmission input shaft is generally connected to the drive shaft of a drive motor, for example to the crankshaft of an internal combustion engine, without influencing the torque to be transmitted, the change in the input torque determined can be interpreted as a change in the torque of the internal combustion engine.
  • This change in the input torque is shown in the measurement signal curve of the sensors 12, 13 on the transmission shafts 2, 3 as shown in FIG. 2 and FIG. 3, which shows that a phase or angular shift a of the measurement signals can be determined, which is proportional to that of the transmission transmitted torque and is dependent on the elasticity of the torque-transmitting transmission components.
  • the method presented and the associated device enable the current braking torque of a retarder to be determined.
  • a retarder 18 is shown schematically in FIG. provides, which is specifically a so-called secondary retarder.
  • a transmission output shaft 19 carries a fixed gear 20 which meshes with a fixed gear 21 on a retarder shaft 22.
  • the latter shaft 22 carries, in a manner known per se, a rotor 23 of a hydrodynamic braking device which fluidically interacts with an associated stator 24.
  • speed sensor gears 27, 28, which cooperate with speed sensors 25, 29, are fastened to the transmission output shaft 19 and to the retarder shaft 22. As shown in FIG. 1, these speed sensors 25, 29 are connected via sensor lines 15, 16 to the evaluation and control device 14, where the measurement values of the speed sensors 25, 29 are evaluated.
  • This construction makes it possible to determine the braking effect on the transmission output shaft 19 by the retarder 18 and to use it for regulating the braking power. As is known, this is done by specifically filling an oil space between the rotor 23 and the stator 24 of the retarder 18. reference numeral

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Drehmoments an Getriebewellen. Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung wird bei einem konstanten Übersetzungsverhältnis die Drehzahl einer ersten Getriebewelle (2, 19) und die Drehzahl einer zweiten Getriebewelle (3, 22) zyklisch gemessen, wobei an der ersten Getriebewelle (2, 19) ein erstes Drehmoment und an der zweiten Getriebewelle (3, 22) ein zweites Drehmoment anliegt sowie die zweite Getriebewelle (3, 22) von der ersten Getriebewelle (2, 19) direkt oder indirekt über Zahnräder (5, 6, 7, 8; 20, 21) angetrieben wird. Zudem wird aus diesen beiden Drehzahlen ein Quotient errechnet und anschliessend abgespeichert, sodann der aktuelle Quotient mit dem Quotienten einer vorherigen Messung verglichen und bei einer Differenz zwischen dem Quotienten der aktuellen Messung und dem der vorherigen Messung auf eine Änderung des Drehmoments der ersten Getriebewelle (2, 19) geschlossen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Drehmoments an Getriebewellen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Drehmoments an Getriebewellen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1' beziehungsweise des Patentanspruchs 11. Es ist unter Getriebefachleuten allgemein bekannt, dass zur Optimierung der Fahrstrategie und des Überset- zungsänderungsablaufs von automatischen Schaltgetrieben die Information über das aktuelle Motor- oder Getriebeeingangsdrehmoment genutzt wird. Üblicherweise wird dieses aktuelle Drehmoment unter Berücksichtigung der Kurbelwellen- oder Getriebeeingangswellendrehzahl sowie der Fahrpedalstellung bestimmt, mit deren Hilfe aus einer in einem Auswerte- .und Steuerungsgerät abgespeicherten Drehmomentkennlinie der aktuelle Drehmomentwert an der Kurbelwelle beziehungsweise an der Getriebeeingangswelle ausgelesen werden kann.
Bei Retardern, also verschleißlosen Betriebsbremsen eines Fahrzeuges, wird deren Bremsmoment gemäß dem Stand der Technik zum Beispiel in abhängig vom Bremsdruck und einer Kennlinie eingestellt, die ebenfalls in einem Steue- rungs- und Regelungsgerät abgespeichert ist. Eine Regelung der Bremswirkung des Retarders ist auf der Grundlage einer solchen Bremswirkungsmessung aber nicht gut möglich.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe an die Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzustellen, mit denen die Änderung des Ein- gangsdrehmomentes eines Getriebes oder das Bremsmoment an einem Retarder schnell und einfach bestimmbar sind.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich für das Verfah- ren aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und für die Vorrichtung aus den Merkmales des Anspruchs 11. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den ünteransprüchen entnehmbar. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei konstantem Getriebeübersetzungsverhältnis und konstantem Eingangsdrehmoment die Drehzahl einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle in einem festen Verhältnis zueinander stehen. Sofern sich dieses Verhältnis ändert, deutet dies bei beibehaltenem Übersetzungsverhältnis auf eine Änderung des Getriebeeingangsdrehmomentes hin. Dieser Änderungswert kann zur- Bestimmung des Eingangsdrehmomentes genutzt werden. In Kenntnis dieses Zusammenhanges wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem bei einem kon- ■ stanten Übersetzungsverhältnis die Drehzahlen einer ersten Getriebewelle und einer zweiten Getriebewelle zyklisch gemessen werden, wobei an der ersten Getriebewelle ein erstes Drehmoment und an der zweiten Getriebewelle ein zweites Drehmoment anliegt sowie die zweite Getriebewelle' von der ersten Getriebewelle direkt oder indirekt über Zahnräder angetrieben wird. Zudem wird aus diesen beiden Drehzahlen ein Quotient errechnet und anschließend abge- speichert, sodann der aktuelle Quotient mit dem Quotienten einer vorherigen Messung verglichen sowie bei einer Differenz zwischen dem Quotienten der aktuellen Messung und dem der vorherigen Messung auf eine Änderung des Drehmoments der ersten Getriebewelle geschlossen.
Dieser Änderungswert kann allein schon zur Steuerung und Regelung von Übersetzungsänderungsvorgängen in einem Getriebe genutzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass aus der Differenz der Quotienten das Eingangsdrehmoment in das Getriebe ermittelt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zudem vorgesehen, dass die Drehzahlen der beiden Getriebewellen mit Sensoren ermittelt werden, die drehzahlbezogen elektrische Impulse erzeugen. Aus den gemessenen elektri- sehen Impulsen der Drehzahlsensoren an den beiden Getriebewellen kann bei einem konstanten Getriebeübersetzungsverhältnis bei ein,er Änderung des Drehmomentes eine Phasen- oder Winkelverschiebung der Impulse ermittelt werden, die proportional zum übertragenen Drehmoment und zur Elas- tizität der das Drehmoment übertragenden Getriebebauteile ist, sowie als Kenngröße für das Eingangsdrehmoment ausgewertet werden.
Wenngleich bevorzugt das Drehmoment einer Brennkraft- maschine ermittelt wird, sind auch noch andere Anwendungsfälle in der Getriebetechnik sinnvoll. So kann beispielsweise auch das Bremsmoment eines Retarders ermittelt und dieser Wert zur Steuerung und Regelung desselben genutzt werden.
Sofern das Drehmoment einer Antriebsmaschine, beispielsweise einer Brennkraftmaschine ermittelt werden soll, so bietet es sich in Kenntnis der Erfindung an, das die Drehzahl des Antriebsmotors oder der Getriebeeingangswelle (erste Getriebewelle) sowie die Drehzahl einer Ge- triebeäusgangswelle (zweite Getriebewelle) für die. beschriebene Drehmoment- oder Drehmomentänderungsbestimmung genutzt werden.
Sofern das Bremsmoment eines Retarders festgestellt werden soll, werden vorzugsweise die Drehzahlen von zwei einem Retarder zugeordneten Getriebewellen gemessen wer- den.
Darüber hinaus kann mit dem genannten Verfahren auch das Zug- oder das Schubmoment im Getriebe ermittelt werden.
Schließlich sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren allein oder mit einer oder mehrerer seiner Ausgestaltungs- oder Weiterbildungsformen zur Drehmomentbestimmung . an automatischen oder automatisierten Schaltgetrieben mit oder ohne Vorschaltgruppen verwendet werden kann.
Eine Vorrichtung zur Bestimmung ' des Drehmoments an Getriebewellen verfügt über ein Auswerte- und Steuerungs- gerät, welches über Sensorleitungen drehmomentrelevante Messsignäle von Sensoren am Getriebe erfasst und auswertet. Dazu ist vorgesehen, dass das Auswerte- und Steuerungsgerät mit zwei Drehzahlsensoren verbunden -ist, die an zwei Getriebewellen angeordnet, sind, wobei an der ersten Getriebewelle ein erstes Drehmoment und an der zweiten Getriebewelle ein zweites Drehmoment anliegt. Zur Auswertung der erfassten Messwerte weist das Auswerte- und Steuerungsgerät einen Berechnungsbereich auf, in dem aus den erfassten Drehzahlmesswerten eines Messzyklus ein Drehzahlquotient ermittelt wird. Darüber hinaus ist ein Datenspeicher zur Abspeicherung der Drehzahlmesswerte und/oder der Drehzahlquotienten vorhanden. Zudem weist das Auswerte- und Steuerungsgerät einen Vergleichsbereich aufweist, in dem der Quotient des letzten Messzyklus mit dem Quotienten des vorletzten Messzyklus vergli- chen werden kann. Außerdem verfügt das Auswerte- und Steuerungsgerät über einen Entscheidungsbereich, in dem auf der Grundlage des Quotientenvergleichs das Vorliegen einer Drehmomentänderung festgestellt werden kann. Letztlich wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Auswerte- und Steuerungsgerät einen Bestimmungsbereich aufweist, in dem aus der ermittelten Drehmomentänderung das an der einen Getriebewelle anliegende erste Drehmoment (Eingangsdrehmoment) feststellbar ist.
Auf der Grundlage der ermittelten Informationen kann dieses Auswerte- und Steuerungsgerät schließlich Steuerungsbefehle zur Durchführung von Übersetzungsänderungs- vorgängen im Getriebe auslösen.
Zur Verdeutlichung der Arbeitsweise des Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigt Fig. 1 ein Vorgelegegetriebe mit einem Messsystem zur Ermittlung des Getriebeeingangsdrehmoments, Fig. 2 ein Geberzahnrad für einen Drehzahlsensor an der Getriebeeingangswelle, Fig. 3 ein Geberzahnrad für einen Drehzahlsensor an der Getriebeabtriebswelle, Fig. 4 ein Diagramm zur Abhängigkeit eines Eingangsdrehmoments Me gegenüber einer Phasenoder Winkelverschiebung c- und Fig. 5 einen Sekundärretarder mit zwei Drehzahl- sensoren. •
Demnach ist das Verfahren beispielsweise bei einem Vorgelegegetriebe 1 der in Fig. 1 gezeigten Art nutzbar, bei dem eine Getriebeeingangswelle 2 und eine Getriebeabtriebswelle 3 koaxial zueinander in einem Getriebegehäuse angeordnet sind. Achsparallel zu diesen beiden Wellen befindet sich im Getriebe eine Vorgelegewelle 4, deren Antriebszahnrad 6 von einem Abtriebszahnrad 5 auf der Ge- triebeeingangswelle 2 antreibbar ist. Darüber hinaus sind auf der Vorgelegewelle 4 Festzahnräder 7 angeordnet, die zur Realisierung von bestimmten Vorwärtsgangübersetzungsverhältnissen mit Losrädern 8 im Zahneingriff stehen, welche auf der Getriebeausgangswelle 3 drehbar gelagert sind. Zur wechselweisen Abbrem- sung und drehfesten Verbindung der Losräder 8 mit der 'Getriebeausgangswelle 3 sind auf dieser an sich bekannte Synchronisations-, und Kopp.elmittel 9 axial verschiebbar und drehfest angeordnet. Zur Feststellung einer Änderung eines an der Getriebeeingangswelle 2 anliegenden Eingangsdrehmomentes ist eine Vorrichtung an dem Getriebe 1 angeordnet, zu der ein Auswerte- und Steuerungsgerät 14 gehört, welches im ein- fachsten Fall identisch mit dem Steuerungs- und Regelungsgerät des Getriebes ist. Dieses Auswerte- und Steuerungsgerät' 14 steht mit Drehzahlsensoren 12, 13 über Sensorleitungen 15, 16 sowie über Steuerungsleitungen 17 mit hier nicht dargestellten Aktuatoren in Verbindung. Letztere betätigen in an sich bekannter Weise alternativ zueinander axial auf der Getriebeausgangswelle 3 verschiebbare jedoch drehfeste Schiebemuffen der Synchronisations- und Koppelvorrichtungen 9.
Wie Fig. 2 und Fig. 3 zeigen, wirken die Drehzahlsensoren 12, 13 mit DrehzahlgeberZahnräder 10, 11 zusammen, die drehfest auf der Getriebeeingangswelle 2 beziehungsweise auf der 'Getriebeausgangswelle 3 befestigt sind. Die Zähne dieser Drehzahlgeberzahnräder 10, 11 erzeugen beim Vorbeidrehen an den Sensoren 12, 13 in denselben elektrische Impulse, die dem Auswerte- und Steuerungsgerät 14 wie beschrieben zugeleitet werden. Bei gleichbleibend konstantem Getriebeübersetzungsverhältnis steht die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 2 und die Drehzahl der Getriebeausgangswelle 3 bekanntermaßen in einem konstanten Verhältnis zueinander. Dieser Verhältniswert (also der Quotient zwischen der Getriebeein- gangsdrehzahl und der Getriebeausgangsdrehzahl) wird, von dem Auswerte- und Steuerungsgerät 14 ermittelt und abgespeichert. Anschließend wird in einem nun folgenden Messzyklus erneut die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 2 und die der Getrlebeausgangswelle 3 ermittelt sowie aus diesen Werten ein zweiter Quotient bestimmt. Sofern bei einem anschließenden Vergleich des aktuellen Quotienten und des vorherigen Quotienten eine Abweichung festgestellt wird, so bedeutet ' dies, dass sich das Getriebeeingangsdrehmoment geändert hat.
Da bei Schaltgetrieben die Getriebeeingangswelle in der Regel ohne Einfluss auf das zu übertragende Drehmoment mit der Antriebswelle eines Antriebsmotors, beispielsweise mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden ist, kann die festgestellte Änderung des Eingangsdrehmomentes als Änderung des Drehmomentes der Brennkraftmaschi- ne interpretiert werden.
Diese Änderung des Eingangsdrehmomentes bildet sich im Messsignalverlauf der Sensoren 12, 13 an den Getriebewellen 2, 3 wie Fig. 2 und Fig. 3 verdeutlichen dadurch ab, dass eine Phasen- oder Winkelverschiebung a der Messsignale feststellbar ist, die proportional zu dem vom Getriebe zu übertragenem Drehmoment sowie abhängig von der Elastizität der drehmomentübertragenden Getriebebauteile ist.
In Kenntnis eines Start-Drehmoments für die beschriebenen Messungen kann mit Hilfe der Phasen- oder Winkelverschiebung α beziehungsweise durch den vorher beschriebenen Quotientenvergleich zunächst der Änderungswert des-Ein- gangsdrehmoments und dann das aktuelle Eingangsdrehmoment Me errechnet werden. Dieser Zusammenhang ist in Fig. 4 durch den Kurvenverlauf 26 beispielhaft dargestellt.
Neben der Bestimmung des Motordrehmoments oder Ge- triebeeingangsdrehmoments ermöglicht das vorgestellte Verfahren sowie die zugehörige Vorrichtung die Bestimmung des aktuellen Bremsmomentes eines Retarders. Ein solcher Re- tarder 18 ist beispielhaft in Fig. 5 schematisch darge- stellt, wobei es sich hier konkret um einen sogenannten Sekundärretarder handelt.
Bei diesem Retarder 18 trägt eine Getriebeausgangswelle 19 ein Festrad 20, welches mit einem Festrad 21 auf einer Retarderwelle 22 im Zahneingriff steht. Letztere Welle 22 trägt in an sich bekannter Weise einen Rotor 23 einer hydrodynamischen Bremseinrichtung, die strömungstechnisch mit eine .zugeordneten Stator 24 zusammenwirkt.
Zur Bestimmung des von diesem Retarder 18 erzeugten Bremsmomentes sind an der Getriebeabtriebswelle 19 und.an der Retarderwelle 22 Drehzahlgeberzahnräder 27, 28 befestigt, die mit Drehzahlsensoren 25, 29 zusammenwirken. Die- se Drehzahlsensoren 25, 29 stehen wie in Fig. 1 dargestellt über Sensorleitungen 15, 16 mit dem Auswerte- und Steuerungsgerät 14 in Verbindung, wo die Auswertung der Messwerte der Drehzahlsensoren 25, 29 erfolgt. Durch diesen Aufbau ist es möglich, die Bremswirkung auf die Getriebeabtriebswelle 19 durch den Retarder 18 zu ermitteln und für eine Regelung der Bremsleistung desselben einzusetzen. Dies geschieht bekanntermaßen durch eine gezielte Befülluhg eines Ölraumes zwischen dem Rotor 23 und dem Stator 24 des. Retarders 18.. Bezugszeichen
1 Vorgelegegetriebe
2 Getriebeeingangswelle 3 Getriebeausgangswelle
4 Vorgelegewelle
5 Abtriebszahnrad
6 Antriebszahnrad
7 Festrad 8 Losrad
9 Synchronisations- und Koppelmittel
10 Drehzahlgeberzahnrad
11 Drehzahlgeberzahnrad
12 Drehzahlsensor 13 Drehzahlsensor
14 Auswerte- und Steuerungsgerät
15 Sensorleitung
16 Sensorleitung
17 Steuerungsleitung 18 Sekundärretarder
19 Getriebeabtriebswelle
20 Festrad auf der Getriebeabtriebswelle
21 Festrad auf der Retarderwelle
22 Retarderwelle 23 Rotor des Retarders
24 Stator des Retarders
25 Drehzahlsensor auf der Retarderwelle
26 Funktionsverlauf Me = f (α)
27 Drehzahlgeberzahnrad 28 Drehzahlgeberzahnrad
Me Eingangsdrehmoment α Phasen- oder Winkelverschiebung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Bestimmung des Drehmoments an Getriebewellen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass bei .einem konstanten Übersetzungsverhältnis die Drehzahl einer ersten Getriebewelle (2, 1.9) und einer zweiten Getriebewelle (3, 22) zyklisch gemessen wird, wobei an der ersten Getriebewelle (2, 19) ein erstes Dreh- oment und an der zweiten Getriebewelle (3, 22) ein zweites Drehmoment anliegt und die zweite Getriebewelle (3, 22) von der ersten Getriebewelle (2, 19) direkt oder indirekt über Zahnräder (5, 6, 7, 8; 20, 21) angetrieben wird, dass aus diesen beiden Drehzahlen ein Quotient errechnet und anschließend abgespeichert wird, dass der aktuelle
Quotient mit dem Quotienten einer vorherigen Messung verglichen wird und dass bei einer Differenz zwischen dem Quotienten der aktuellen Messung und dem der vorherigen Messung auf eine Än- derung des Drehmoments der ersten Getriebewelle (2, 19) geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass aus der Differenz' der Quotienten das Drehmoment an der ersten Getriebewelle (2, 19) ermittelt wird.
3. Verfahren nach oder Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Drehzahlen der beiden Getriebewellen (2, 3; 19, 22) mit Drehzahlsensoren (12, 13; 25, 29) ermittelt wird, die drehzahlbezogen elektrische Impulse erzeugen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass aus den gemessenen elektrischen Impulsen der Drehzahlsensoren (12, 13; 25, 29) an den beiden Getriebewellen eine Phasen- oder Winkelverschie- bung (α) der Impulse ermittelt wird, die proportional zum übertragenen Drehmoment und zur Elastizität der das Drehmoment übertragenden Getriebebauteile ist, sowie als Kenngröße für das Eingangsdrehmoment ausgewertet wird.
5. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Drehzahlen des Antriebsmotors oder der Getriebeeingangswelle (2) und die Drehzahl einer Getriebeausgangswelle (3) gemessen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Drehmoment einer Brennkraftmaschine ermittelt wird.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen
Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Bremsmoment eines Retarders (18) ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n - z e i c h n e t , dass die Drehzahlen von zwei einem
Retarder (18) zugeordneten Getriebewellen (19, 22) gemessen werden.
9. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Zug- oder das Schubmoment im Getriebe ermittelt wird.
10. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass dieses zur Drehmomentbestimmung an automatischen oder automatisierten Schaltgetrieben mit oder ohne Vorschaltgrup- pen verwendet wird.
11. Vorrichtung zur Bestimmung des Drehmoments an Getriebewellen, mit einem Auswerte- und Steuerungsgerät (14) , welches über Sensorleitungen (15, 16) drehmo- mentrelevante Messsignale von Sensoren .am Getriebe erfassen und auswerten kann, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Auswerte- und Steuerungsgerät (14) mit zwei Drehzahlsensoren (12, 13; 25, 29) verbunden ist, die an zwei Getriebewellen (2, 3; 19, 22 ) angeordnet sind, wobei an der ersten Getriebewelle (2; 19) ein erstes Drehmoment und -an der zweiten Getriebewelle (3; 23) ein zweites Drehmoment anliegt, dass das Auswerte- und Steuerungsgerät (14) einen Berech- nungsbereich aufweist, in dem aus den erfassten Drehzahlmesswerten eines Messzyklus ein Drehzahlquotient ermittelt wird, dass das Auswerte- und Steuerungsgerät (14) über einen Datenspeicher zur Abspeicherung der Drehzahlmesswerte und/oder der Drehzahlquotienten verfügt, dass das Auswerte- und Steuerungsgerät (14) einen Vergleichsbereich aufweist, in dem der Quotient des letzten Messzyklus mit dem Quotienten des vorletzten Messzyklus verglichen werden kann, dass das Auswerte- und Steuerungsgerät (14) über einen
Entscheidungsbereich verfügt, in dem auf der Grundlage des Quotientenvergleichs das Vorliegen einer Drehmomentänderung festgestellt werden kann und das Auswerte- und Steuerungsgerät (14) unter Nutzung dieser Information Steuerungsbefehle zur Durchführung von Übersetzungsänderungsvorgängen im Getriebe auslösen kann. 12- Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,'. dass das Auswerte- und Steuerungsgerät (14) einen .Bestimmungsbereich aufweist, in dem aus der ermittelten Drehmomentänderung das an der ersten Getriebewelle (2; 19) anliegende erste Drehmoment fest- stellbar ist.
EP04765209A 2003-10-13 2004-09-15 Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des drehmoments an getriebewellen Withdrawn EP1673603A1 (de)

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