WO2003085286A1 - Vorrichtung und verfahren zur bestimmung von getriebepositionen in einem automatikgetriebe - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur bestimmung von getriebepositionen in einem automatikgetriebe Download PDF

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WO2003085286A1
WO2003085286A1 PCT/DE2003/001110 DE0301110W WO03085286A1 WO 2003085286 A1 WO2003085286 A1 WO 2003085286A1 DE 0301110 W DE0301110 W DE 0301110W WO 03085286 A1 WO03085286 A1 WO 03085286A1
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gear
disk
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sensor
positions
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PCT/DE2003/001110
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Thomas KÖTTER
Horst Palitza
Hermann Zippold
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • Y10T74/19251—Control mechanism

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for determining transmission positions in an automatic transmission with a detent disk arranged on a shaft area shaft, which depicts the position of a selector lever by means of a slide track consisting of depressions and elevations, a preloaded roller fixing the transmission position.
  • an automatic transmission for motor vehicles is known with a detent disk depicting the position of a selector lever.
  • a pre-tensioned locking element engages the locking disk and fixes the selected gear.
  • the pretensioning force of the latching element is reduced, making it easier to insert a new gear.
  • the selector lever for selecting the gear stages or transmission positions and the detent disc are mechanically decoupled.
  • the selection of the speed level is no longer mechanical, but e.g. B. transmitted as an electrical signal to the locking disk.
  • the transmission position In order to ensure that the To ensure automatic transmission, the transmission position must be set exactly.
  • a device for determining gear positions in an automatic transmission with a detent disk arranged on a selector range shaft, which depicts the position of a selector lever by means of a slide track consisting of depressions and elevations, is known.
  • a preloaded rolling element fixes the gear position.
  • An adjustment device is provided for rotating the locking disk about an axis of rotation of the selection range shaft.
  • the position of the ratchet disc is recorded using a potentiometer.
  • a control unit emits a control signal corresponding to the position of the selector lever.
  • the position of the selector lever is imaged on the detent disk by a slide track consisting of depressions and elevations, a preloaded roller fixing the transmission position.
  • the device according to the invention for determining the gear position of such an automatic transmission comprises an adjusting device for rotating the detent disk about an axis of rotation of the selection range shaft, a first sensor for determining the torque which is to be applied by the adjusting device for rotating the detent disk when the adjusting device rotates the detent disk , and a second sensor for detection the position of the locking disk.
  • the device according to the invention comprises a control device for detecting or determining the gear position of the automatic transmission on the basis of the values determined by the first and the second sensor.
  • the gearbox positions or gear position positions can be determined automatically. No external, additional device is required to determine the gearbox positions. Only two sensors are required for the exact determination of the gearbox positions.
  • the control device determines the exact gear position so that mechanical tolerance deviations of the detent disk can be compensated for.
  • the device for determining the gearbox positions can be used to compensate for manufacturing-related tolerances, tolerances due to assembly and batch-dependent tolerances. Changes to the locking disk due to friction or wear during the operation of the automatic transmission can also be compensated for by the device according to the invention.
  • the adjusting device is an electric motor.
  • Electric motors are small and can therefore be used to save space. Furthermore, they are characterized by the fact that they are inexpensive.
  • the position of the selector lever m can be converted into an electrical signal and can be sent directly to the electric motor as a control signal via the bus present in the vehicle, for example the CAN bus.
  • the first sensor advantageously determines the current consumption and / or the voltage of the electric motor when the electric motor rotates the locking disk.
  • the current consumption of the electric motor can be determined easily and reliably. From the current consumption of the electric motor, one can draw direct conclusions about the geometry of the locking disk. alternative the voltage at the electric motor can be measured for current consumption.
  • the torque of the adjusting device is determined by means of strain gauges (DMS).
  • the second sensor is preferably designed as an angle sensor on the selection range shaft.
  • the angle sensors can be used to determine the exact position of the selection range shaft and thus the detent disk.
  • the angle sensors work reliably and are insensitive to interference.
  • Angle sensors are available in small and compact versions. They can be easily attached to the selector shaft with little effort. Due to their compact design, they can also be retrofitted.
  • the first and the second sensor preferably record the values to be determined continuously.
  • the time profiles of the values determined by the first and second sensors are thus available with a high resolution. Due to the large number of values determined by the sensors, an exact determination of the gear position is possible. Furthermore, the complete course of the values offers an exact representation of the geometry of the locking disk. The exact determination of the gear position leads to trouble-free and wear-free operation of the automatic transmission.
  • the electric motor is advantageously connected to the selection range shaft by means of a spindle.
  • the spindle enables a translation between the electric motor and the range shaft to be achieved. This enables precise control and movement of the selection range shaft and thus the indexing disk.
  • the device is attached to the transmission housing. This allows space-saving and compact assembly. Furthermore, by mounting on Transmission housing, the forces acting on the adjustment device are transmitted to the selection range shaft.
  • the values determined by the first and second sensors are stored in a memory.
  • the stored values are also available at a later point in time, so that when you select the gearbox positions or the different gear stages, the associated gearbox positions of the indexing disk can be approached exactly.
  • the sensor values stored in the memory can be used for diagnostic purposes or to create a history of the automatic transmission.
  • the device is as
  • the device can not only be integrated into new automatic transmissions, but can also be fitted or retrofitted to existing transmissions.
  • the electric motor of the device is particularly preferably also used as the actual adjusting drive of the transmission.
  • the method according to the invention for determining the transmission positions of an automatic transmission with a detent disk arranged on a selector range shaft, which depicts the position of a selector lever by means of a slide track consisting of depressions and elevations, a preloaded roller fixing the transmission position comprises the following steps:
  • the locking disk is rotated in a first direction by means of an adjusting device.
  • a first gear end position which is defined by an outermost depression of the locking disk, is recognized.
  • the locking disk is rotated in a second direction by means of the adjusting device.
  • the second gear end position is identified, which is defined by an outermost depression on the opposite side of the detent disk, during which the rotation of the detent disk is determined by the ⁇ adjusting device applied torque to rotate the locking disk by means of a first sensor and the position of the locking disk can be determined by means of a second sensor.
  • at least one gear position is determined based on the values determined by the first and second sensors.
  • the course of the values determined by the first sensor represents the geometry of the locking disk.
  • the exact gear positions can easily be determined from the course. It is advantageous that the method according to the invention can also be used on different locking disks. In this way, the exact gear positions can be determined for different indexing discs.
  • the method can therefore be used for any automatic transmission with locking washers.
  • the method can also still be used if the detent disk is replaced in the event of a defect in the automatic transmission. After the ratchet disc has been replaced, the procedure ensures that the automatic transmission is operated without any problems and without wear.
  • the method it is particularly advantageous to determine a gear position based on the values determined by the first and second sensors, and all other gear positions are calculated based on the determined gear position and the geometry of the detent disk.
  • the method is distinguished by the fact that it is particularly fast and the gear position can be determined with sufficient accuracy. Furthermore, the calculation can also be carried out while driving.
  • each gear position is preferably determined based on the values determined by the first and the second sensor. This enables a higher accuracy of the determination of the individual gear positions to be achieved. With this method, manufacturing tolerances can be compensated particularly well in the slotted track of the locking disk. By the exact determination of each transmission position ensures wear-free operation of the automatic transmission.
  • a gear position is determined by moving the ratchet disk several times. This simple procedure enables a very precise determination of the gear positions. If the indexing disk is moved back and forth in the area of a gear position, very good results can be achieved in the accuracy of the determination of the exact gear position. If the locking disk is used in the entire adjustment range, i.e. between the two end positions of the gearbox, the overall accuracy of the process can be optimized. Measurement errors and inaccuracies caused by external environmental influences in the determination of the values recorded by the first and second sensors and in the determination of the gearbox positions are compensated. The determined gear positions can also be averaged. There is also the possibility of carrying out statistical evaluations of the gear positions or of the goodness of the method.
  • the method can advantageously be carried out when the vehicle is started and / or during the change of the gear positions in the operation of the vehicle. Due to the possibility of executing the method several times, the method can also compensate for environmental influences, temperature and humidity fluctuations, which can influence the gear position. Tolerances that can occur due to friction or wear on the indexing disk can be taken into account by carrying out the procedure again when starting the vehicle or when operating the vehicle. This ensures that the automatic transmission functions with little wear over the entire service life of the vehicle and the automatic transmission.
  • the gear position of a gear position lying between the gear end positions is preferably determined. The values of the first and second sensors determined for the gear position between the gear end positions are available with great accuracy and allow an exact evaluation of the values. This enables an optimal determination of the exact gear position.
  • the device according to the invention and the method according to the invention can be used, in particular, for teaching the gearbox positions in an automatic transmission in which the selector lever and the detent disk are mechanically decoupled.
  • FIG. 1 shows a schematic sketch of a detent disk of an automatic transmission according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the device according to the invention with a locking disk and a selection range shaft
  • FIG 3 shows a profile of the angular position of the locking disk and a profile of the motor current of an electric motor and a profile of the current gradient associated with the motor current.
  • the locking disk 1 from FIG. 1 is firmly connected to a selection range shaft 2.
  • the locking disk 1 can be pivoted back and forth together with the selection range shaft 2 about the axis of rotation of the selection range shaft 2.
  • the locking disk On the end face opposite the selection range shaft 2, the locking disk has a sliding track 3 with a plurality of depressions and elevations 8.
  • the two extreme outermost depressions represent the first and second gear end positions 6, 7. At the same time, they define the maximum adjustment range of the detent disk 1.
  • the first gear end position 6 corresponds to the parking position P of the selector lever, the second gear end position 7 of the drive stage D of the selector lever.
  • the two central depressions correspond to the other gear positions 4, 5, which reflect the N position (neutral) or the R position (backward) of the selector lever.
  • the two gear end positions 6, 7 have a deeper depression than the two gear positions 4, 5 for the N or R position of the selector lever. It should be noted that the present invention can also be used in a transmission with more than four transmission positions, for example P, N, R, 1, 2, D etc.
  • a roller 9 lies in the first gear end position 6.
  • the roller 9 is fastened to the gear housing 11 with a spring 10.
  • the roller 9 presses into the final gear position 6 by the prestressing of the spring 10, as a result of which a selected speed step is fixed.
  • a torque In order to move the locking disk 1 and thus to change the gear position or gear stage, a torque must be applied. This torque can be measured by a sensor (not shown here). If a transmission end position 6, 7 is left, i.e. switched out of the driving position D or from the P position, a higher torque is necessary than when changing from the gear positions 4, 5, that is, from the positions N, R.
  • FIG 2 the locking disk 1 and the selection range shaft are shown in a side view.
  • a spindle 13 is arranged between the selection range shaft 2 and an electric motor 12.
  • the electric motor 12 drives the selection range disc 2 via the spindle 13 and thus moves the catch disc 1 hm and fro.
  • a first sensor 14, which is designed as a current measuring device, is arranged on the electric motor 12.
  • the first sensor 14 measures the current consumption of the electric motor 12.
  • the first sensor 14 is equipped with a control Device 15 connected.
  • the values determined by the first sensor 14 are transmitted to the control device 15. They reflect the geometry of the locking disk 1 or the slide track 3.
  • a second sensor 16 is mounted on the selection range shaft 2 and connected to the control device 15.
  • the position of the selection range shaft 2 is measured by the second sensor 16, which is an angle sensor.
  • the values determined by the second sensor 16 are processed in the control device 15 together with the values of the first sensor 14.
  • the electric motor is driven with a constant voltage with pulse width modulation (PWM) in the direction of one of the gear end positions 6, 7 (P or D position ) proceed.
  • PWM pulse width modulation
  • the voltage on the electric motor 12 is reduced, as a result of which the current fed in is increased. This enables a gentle approach to the stops.
  • the electric motor 12 is moved with this reduced voltage until the motor current changes greatly and the current gradient assumes a maximum value. This means that one of the gearbox end positions 6, 7 and, at the same time, the end position of the locking disk 1 are displayed.
  • the second sensor 16 determines the current angular position of the selection range shaft 2, which characterizes the end position 6, 7 of the transmission.
  • the locking disk 1 is then moved in the opposite direction until the corresponding gear end position 6, 7 is also recognized there.
  • the maximum adjustment range of the locking disk 1 is thus determined.
  • a search window characterizes an area around the respective gear position 4, 5 in which the corresponding gear position 4, 5 can be determined exactly.
  • the exact gear positions 4, 5 m are now searched for in the previously defined search windows.
  • the maximum adjustment range of the locking disk 1 is traversed in both directions, the motor voltage of the electric motor 12 being kept constant.
  • the current and the current angle position are measured cyclically by the first and second sensors 14, 16 and transmitted to the control device 15. The measured values can be forwarded to a memory and saved.
  • the current gradient is calculated from the determined current profile.
  • the local minima of the current gradient are detected from the course of the current gradient.
  • the past current minimum which lies between two minima of the current gradient, is inferred and the associated angular position of the selection range shaft 2 is sought.
  • the two minima of the current gradient (current gradient change from negative to positive) represent the two ends of the im
  • FIG. 3 shows the course of the angular position of the locking disk 1, all angular positions of the locking disk 1 from the first gear end position 6 to the second gear end position 7 and back again to the first gear end position 6 being shown.
  • the angular position is determined by the second sensor 16.
  • the current consumption of the electric motor 12 is shown in curve 17 below in the diagram.
  • the motor current represents the torque that the electric motor 12 must apply in order to move the locking disk 1. If the detent disk 1 is moved out of the transmission end positions 6, 7, a high torque must be applied by the electric motor 12, which is reflected in the course of the motor current. The course of the motor current then has a large extreme value 18 in each case.
  • the change in the motor current is represented by curve 19 of the current gradient.
  • the course of the current gradient reflects the geometry of the locking disk 1 very precisely.
  • Curve 19 of the current gradient then has an “infinity point”. If the locking disk 1 is turned out of one of the gear positions 4, 5, the curve 19 of the current gradient shows a local extrema (20). The local extremes 20 (minima) of the current gradient thus exactly represent the gear positions 4, 5 of the detent disk 1.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung von Getriebepositionen eines Automatikgetriebes mit einer Rastenscheibe. Die Vorrichtung umfasst eine Verstelleinrichtung zur Drehung der Rastenscheibe, einen ersten Sensor zur Messung des aufbringbaren Drehmoments, einen zweiten Sensor zur Ermittlung der Stellung der Rastenscheibe und eine Regelungsvorrichtung. Das Verfahren bestimmt die exakte Getriebeposition der Rastenscheibe in mehreren Schritten.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Getriebepositionen in einem Automatikgetriebe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung von Getriebepositionen in einem Automatikgetriebe mit einer an einer ahlbereichswelle angeordneten Rastenscheibe, die die Position eines Wahlhebels mit- tels einer aus Senken und Erhebungen bestehenden Kulissenbahn abbildet, wobei eine vorgespannte Rolle die Getriebeposition fixiert .
Automatikgetriebe mit Rastenscheiben, die die Position des Wahlhebels abbilden, sind in vielen unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Die verschiedenen Fahrstufen werden durch den Fahrer an einem Wahlhebel ausgewählt. Mittels einer mechanischen Verbindung wird die am Wahlhebel ausgewählte Fahrstufe bzw. Getriebeposition auf die Rastenscheibe übertragen. In die Rastenscheibe greift eine durch eine Feder vorgespannte Rolle ein, die die Getriebeposition eindeutig fixiert.
Aus der DE 196 28 099 ist ein Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einer die Position eines Wahlhebels abbildenden Rastenscheibe bekannt. Ein vorgespanntes Rastelement greift m die Rastenscheibe ein und fixiert die ausgewählte Fahrstufe. Beim Einleiten einer Wahlbewegung wird die Vorspannkraft des Rastelements verringert und damit das Einlegen einer neuen Fahrstufe erleichtert.
Bei einer Weiterentwicklung des herkömmlichen Automatikgetriebes sind der Wahlhebel zur Auswahl der Fahrstufen bzw. Getriebepositionen und die Rastenscheibe mechanisch entkoppelt. Die Auswahl der Fahrstufe wird nicht mehr mechanisch, sondern z. B. als elektrisches Signal zur Rastenscheibe übertragen. Um einen verschleiß- und störungsfreien Betrieb des Automatikgetriebes zu gewährleisten, muss die Getriebeposition exakt eingestellt werden.
Aus der Druckschrift DE 40 39 842 Cl ist eine Vorrichtung zur Bestimmung von Getriebepositionen in einem Automatikgetriebe mit einer an einer Wählbereichswelle angeordneten Rastenscheibe, die die Position eines Wählhebels mittels einer aus Senken und Erhebungen bestehenden Kulissenbahn abbildet, bekannt. Dabei fixiert ein vorgespannter Rollkörper die Getrie- beposition. Zur Drehung der Rastenscheibe um eine Drehachse der Wählbereichswelle ist eine VerStelleinrichtung vorgesehen. Die Stellung der Rastenscheibe wird mit Hilfe eines Potentiometers erfasst. Eine Steuereinheit gibt ein der Position des Wählhebels entsprechendes Steuersignal ab.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei einem Automatikgetriebe, bei dem der Wählhebel und die Rastenscheibe mechanisch entkoppelt sind, die Getriebeposition an der Rastenscheibe exakt und zuverlässig zu bestimmen.
Gelöst wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und mit einem Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10. Die Unteransprüche haben jeweils bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.
Bei einem Automatikgetriebe mit einer an einer Wählbereichswelle festverbundenen Rastenscheibe wird die Position des Wählhebels von einer aus Senken und Erhebungen bestehenden Kulissenbahn an der Rastenscheibe abgebildet, wobei eine vor- gespannte Rolle die Getriebeposition fixiert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Getriebeposition eines solchen Automatikgetriebes umfasst eine Versteileinrichtung zum Drehen der Rastenscheibe um eine Drehachse der Wählbereichswelle, einen ersten Sensor zur Ermittlung des Drehmo- ments, das von der Versteileinrichtung zur Drehung der Rastenscheibe aufzubringen ist, wenn die Versteileinrichtung die Rastenscheibe dreht, und einen zweiten Sensor zur Ermittlung der Stellung der Rastenscheibe. Weiterhin umfasst die erfin- dungsgemaße Vorrichtung eine Regelungsvorrichtung zum Detek- tieren bzw. Bestimmen der Getriebeposition des Automatikgetriebes auf Basis der von dem ersten und dem zweiten Sensor ermittelten Werte. Mit der erfmdungsgemaßen Vorrichtung können die Getriebepositionen bzw. Fahrstufenpositionen selbsttätig ermittelt werden. Es ist keine externe, zusätzliche Einrichtung erforderlich, um die Getriebepositionen zu bestimmen. Zur exakten Bestimmung der Getriebepositionen sind lediglich zwei Sensoren notwendig. Basierend auf den vom ersten und zweiten Sensor ermittelten Werten wird von der Regelungsvorrichtung die genaue Getriebeposition bestimmt, sodass mechanische Toleranzabweichungen der Rastenscheibe ausgeglichen werden können. Mittels der Vorrichtung zur Bestimmung der Getriebepositionen können fertigungsbedingte Toleranzen, Toleranzen auf Grund der Montage und losabhangige Toleranzen kompensiert werden. Veränderungen an der Rastenscheibe durch Reibung oder Abnutzung wahrend des Betriebes des Automatikgetriebes können durch die erfmdungsgemaße Vorrichtung eben- falls ausgeglichen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist die VerStelleinrichtung ein Elektromotor. Elektromotoren sind klein und können deshalb platzsparend eingesetzt werden. Wei- terhin zeichnen sie sich dadurch aus, dass sie preiswert sind. Bei der Verwendung eines Elektromotors als Versteileinrichtung kann die Position des Wahlhebels m ein elektrisches Signal umgesetzt werden und über den im Fahrzeug vorhandenen Bus, beispielsweise den CAN-Bus, direkt als Stellsignal an den Elektromotor geleitet werden.
Vorteilhafter Weise ermittelt der erste Sensor die Stromaufnahme und/oder die Spannung des Elektromotors, wenn der E- lektromotor die Rastenscheibe dreht. Die Stromaufnahme des Elektromotors ist einfach und zuverlässig zu ermitteln. Aus der Stromaufnahme des Elektromotors kann direkt auf die Geometrie der Rastenscheibe zuruckgeschlossen werden. Alternativ zur Stromaufnahme kann die Spannung am Elektromotor gemessen werden. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Drehmoment der Versteileinrichtung mittels Dehnmessstreifen (DMS) ermittelt.
Bevorzugt ist der zweite Sensor als Winkelsensor an der Wählbereichswelle ausgebildet. Mittels der Winkelsensoren kann die exakte Positionsbestimmung der Wählbereichswelle und damit der Rastenscheibe durchgeführt werden. Die Winkelsensoren arbeiten zuverlässig und erweisen sich als storunempfindlich. Winkelsensoren sind in kleinen und kompakten Ausfuhrungen erhältlich. Sie sind einfach und ohne großen Aufwand an die Wählbereichswelle montierbar. Auf Grund ihrer kompakten Bauweise sind sie auch nachrustbar.
Bevorzugt nehmen der erste und der zweite Sensor die zu ermittelnden Werte kontinuierlich auf. Damit stehen die zeitlichen Verlaufe der vom ersten und zweiten Sensor ermittelten Werte mit einer hohen Auflosung zur Verfugung. Auf Grund der Vielzahl der von den Sensoren ermittelten Werte ist eine genaue Bestimmung der Getriebeposition möglich. Weiterhin bieten die vollständigen Verlaufe der Werte eine genaue Wiedergabe der Geometrie der Rastenscheibe. Das exakte Bestimmen der Getriebeposition fuhrt zu einem storungs- und verschleiß- freien Betrieb des Automatikgetriebes.
Vorteilhafterweise ist der Elektromotor mittels einer Spindel mit der Wählbereichswelle verbunden. Durch die Spindel kann eine Übersetzung zwischen dem Elektromotor und der Wahlbe- reichswelle realisiert werden. Somit ist ein exaktes Ansteuern und Bewegen der Wählbereichswelle und damit der Rastenscheibe möglich.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Vorrichtung am Ge- triebegehause befestigt. Dies lasst eine platzsparende und kompakte Montage zu. Weiterhin können durch die Montage am Getriebegehause die von der VerStelleinrichtung wirkenden Kräfte auf die Wählbereichswelle übertragen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die von dem ersten und dem zweiten Sensor ermittelten Werte m einem Speicher abgespeichert. Die abgespeicherten Werte stehen auch zu einem spateren Zeitpunkt zur Verfugung, sodass bei einem Auswahlen der Getriebepositionen bzw. der unterschiedlichen Fahrstufen die zugehörigen Getriebepositionen der Rastenscheibe exakt angefahren werden können. Ebenso können die in dem Speicher abgespeicherten Werte der Sensoren zu Diagnosezwecken oder zum Erstellen einer Historie des Automatikgetriebes verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Vorrichtung als
"Add-On-Modul" ausgebildet. Damit lasst sich die Vorrichtung nicht nur in neue Automatikgetriebe integrieren, sondern auch an bestehende Getriebe montieren oder nachrusten. Besonders bevorzugt wird dabei der Elektromotor der Vorrichtung auch als eigentlicher Versteilantrieb des Getriebes verwendet.
Das erfmdungsgemaße Verfahren zur Bestimmung der Getriebepositionen eines Automatikgetriebes mit einer an einer Wählbereichswelle angeordneten Rastenscheibe, die die Position ei- nes Wahlhebels mittels einer aus Senken und Erhebungen bestehenden Kulissenbahn abbildet, wobei eine vorgespannte Rolle die Getriebeposition fixiert, umfasst die folgenden Schritte:
Die Rastenscheibe wird in eine erste Richtung mittels einer Versteileinrichtung gedreht. Eine erste Getriebeendposition, welche durch eine äußerste Senke der Rastenscheibe definiert ist, wird erkannt. Im nächsten Schritt wird die Rastenscheibe in eine zweite Richtung mittels der Versteileinrichtung gedreht. In einem weiteren Schritt wird die zweite Getriebeend- position erkannt, welche durch eine äußerste Senke an der gegenüberliegenden Seite der Rastenscheibe definiert ist, wobei wahrend der Drehungen der Rastenscheibe das durch die Ver- β Stelleinrichtung aufgebrachte Drehmoment zur Drehung der Rastenscheibe mittels eines ersten Sensors und die Stellung der Rastenscheibe mittels eines zweiten Sensors ermittelt werden. Anschließend wird wenigstens eine Getriebeposition, basierend auf den von dem ersten und zweiten Sensor ermittelten Werten, ermittelt .
Der Verlauf der von dem ersten Sensor ermittelten Werte repräsentiert die Geometrie der Rastenscheibe. Aus dem Verlauf können einfach die exakten Getriebepositionen bestimmt werden. Vorteilhaft ist, dass das erfmdungsgemaße Verfahren auch auf verschiedene Rastenscheiben anwendbar ist. Somit lassen sich für unterschiedliche Rastenscheiben jeweils die exakten Getriebepositionen bestimmen. Damit wird das Verfah- ren für beliebige Automatikgetriebe mit Rastenscheiben anwendbar. Auch ist das Verfahren noch anwendbar, wenn im Falle eines Defektes des Automatikgetriebes die Rastenscheibe ausgetauscht wird. Nach dem Austausch der Rastenscheibe gewahrleistet das Verfahren einen storungs- und verschleißtreien Betrieb des Automatikgetriebes.
Besonders vorteilhaft wird bei dem Verfahren eine Getriebeposition, basierend auf den von dem ersten und dem zweiten Sensor ermittelten Werten bestimmt, und alle weiteren Getriebe- Positionen werden basierend auf der ermittelten Getriebeposition und der Geometrie der Rastenscheibe berechnet. Das Ver¬ fahren zeichnet sich dadurch aus, dass es besonders schnell ist und die Getriebeposition genügend genau bestimmt werden können. Weiterhin kann die Berechnung auch wahrend des Fahr- betriebs durchgeführt werden.
Bevorzugt wird bei dem Verfahren jede Getriebeposition basierend auf den von dem ersten und dem zweiten Sensor ermittelten Werten bestimmt. Damit lasst sich eine höhere Genauigkeit der Bestimmung der einzelnen Getriebepositionen erzielen. Mit diesem Verfahren können besonders gut Fertigungstoleranzen in der Kulissenbahn der Rastenscheibe ausgeglichen werden. Durch die exakte Ermittlung jeder Getriebeposition wird ein verschleißfreier Betrieb des Automatikgetriebes gewahrleistet.
Gemäß einem bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine Getriebeposition durch mehrfaches Hm- und Herbewegen der Rastenscheibe ermittelt. Dieses einfache Verfahren ermöglicht eine sehr genaue Bestimmung der Getriebepositionen. Wird die Rastenscheibe im Bereich einer Getriebeposition hm- und herbewegt, können sehr gute Ergebnisse in der Genau- lgkeit der Ermittlung der exakten Getriebeposition erzielt werden. Wird die Rastenscheibe im gesamten Versteilbereich, d.h. zwischen den beiden Getriebeendpositionen hm- und herbewegt, lasst sich die Gesamtgenauigkeit des Verfahrens optimieren. Messfehler und durch äußere Umwelteinflüsse hervorge- rufene Ungenauigkeiten in der Ermittlung der von dem ersten und zweiten Sensor aufgenommenen Werte und in der Bestimmung der Getriebepositionen werden kompensiert. Ebenso können die ermittelten Getriebepositionen gemittelt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, statistische Auswertungen über die Getriebepositionen oder über die Gute des Verfahrens durchzufuhren.
Vorteilhafterweise ist das Verfahren bei einem Fahrzeugstart und/oder wahrend des Wechsels der Getriebepositionen im Be- trieb des Fahrzeugs ausfuhrbar. Durch die Möglichkeit des mehrfachen Ausfuhrens des Verfahrens kann das Verfahren auch Umwelteinflusse, Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen, die die Getriebeposition beeinflussen können, kompensieren. Toleranzen, die durch Reibung oder Verschleiß an der Rasten- scheibe auftreten können, können durch erneutes Durchfuhren des Verfahrens beim Fahrzeugstart oder im Betrieb des Fahrzeugs Berücksichtigung finden. Damit wird über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs und des Automatikgetriebes ein verschleißarmes Funktionieren des Automatikgetriebes gewahrleis- tet. Bevorzugt wird bei dem Verfahren die Getriebeposition einer zwischen den Getriebeendpositionen liegenden Getriebeposition bestimmt. Die für die zwischen den Getriebeendpositionen liegende Getriebeposition ermittelten Werte des ersten und zwei- ten Sensors liegen in einer großen Genauigkeit vor und lassen eine exakte Auswertung der Werte zu. Damit ist eine optimale Bestimmung der exakten Getriebeposition möglich.
Die erfmdungsgemaße Vorrichtung und das erfmdungsgemaße Verfahren kann insbesondere zum Einlernen der Getriebepositionen bei einem Automatikgetriebe, bei dem der Wahlhebel und die Rastenscheibe mechanisch entkoppelt sind, verwendet werden .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Skizze einer Rastenscheibe eines Automatikgetriebes gemäß einem Ausfuhrungs- beispiel der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 eine schematische Darstellung der erfmdungsgemaßen Vorrichtung mit Rastenscheibe und Wählbereichswelle, und
Figur 3 einen Verlauf der Wmkelposition der Rastenscheibe und einen Verlauf des Motorstroms eines Elektromotors sowie einen Verlauf des zum Motorstrom gehörigen Stromgradienten.
Die Rastenscheibe 1 aus Figur 1 ist mit einer Wählbereichswelle 2 fest verbunden. Die Rastenscheibe 1 ist zusammen mit der Wählbereichswelle 2 um die Drehachse der Wahlbereichswel- le 2 hin und her schwenkbar. An der der Wählbereichswelle 2 gegenüberliegenden Stirnseite weist die Rastenscheibe eine Kulissenbahn 3 mit mehreren Senken und Erhebungen 8 auf. Die beiden äußersten Senken stellen die erste und zweite Getrie- beendposition 6, 7 dar. Sie definieren gleichzeitig den maximalen Verstellbereich der Rastenscheibe 1. Die erste Getπe- beendposition 6 entspricht der Parkstellung P des Wahlhebels, die zweite Getriebeendposition 7 der Fahrstufe D des Wahlhebels. Die beiden mittleren Senken entsprechen den weiteren Getriebepositionen 4, 5, die die N-Stellung (neutral) bzw. die R-Stellung (rückwärts) des Wahlhebels widerspiegeln. Die beiden Getriebeendpositionen 6, 7 weisen eine tiefere Senke auf als die beiden Getriebepositionen 4, 5 für die N- bzw. R- Stellung des Wahlhebels. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung auch bei einem Getriebe mit mehr als vier Getriebepositionen, z.B. P, N, R, 1, 2, D usw., verwendet werden kann.
Eine Rolle 9 liegt in der ersten Getriebeendposition 6. Die Rolle 9 ist mit einer Feder 10 am Getriebegehause 11 befestigt. Die Rolle 9 druckt durch die Vorspannung der Feder 10 in die Getriebeendposition 6 hinein, wodurch eine ausgewählte Fahrstufe fixiert wird. Um die Rastenscheibe 1 zu bewegen und damit die Getriebeposition bzw. Fahrstufe zu wechseln, muss ein Drehmoment aufgebracht werden. Dieses Drehmoment kann von einem (hier nicht dargestellten) Sensor gemessen werden. Wird eine Getriebeendposition 6, 7 verlassen, d.h. aus der Fahr- Stellung D- bzw. aus der P-Stellung herausgeschaltet, ist ein höheres Drehmoment notwendig als beim Wechsel aus den Getriebepositionen 4, 5, also aus den Stellungen N, R heraus.
In Figur 2 sind die Rastenscheibe 1 und die Wählbereichswelle in einer Seitenansicht dargestellt. Zwischen der Wählbereichswelle 2 und einem Elektromotor 12 ist eine Spindel 13 angeordnet. Der Elektromotor 12 treibt über die Spindel 13 die Wahlbereichsscheibe 2 an und bewegt somit die Rastenscheibe 1 hm und her. Ein erster Sensor 14, der als Strom- messemrichtung ausgebildet ist, ist am Elektromotor 12 angeordnet. Der erste Sensor 14 misst die Stromaufnahme des E- lektromotors 12. Der erste Sensor 14 ist mit einer Regelungs- Vorrichtung 15 verbunden. Die vom ersten Sensor 14 ermittelten Werte werden an die Regelungsvorrichtung 15 übertragen. Sie spiegeln die Geometrie der Rastenscheibe 1 bzw. der Kulissenbahn 3 wider. Ein zweiter Sensor 16 ist an der Wählbe- reichswelle 2 montiert und mit der Regelungsvorrichtung 15 verbunden.
Die Position der Wählbereichswelle 2 wird von dem zweiten Sensor 16, der ein Winkelsensor ist, gemessen. Die vom zwei- ten Sensor 16 ermittelten Werte werden in der Regelungsvorrichtung 15 zusammen mit den Werten des ersten Sensors 14 verarbeitet .
Um die Getriebepositionen 4, 5 bzw. die Getriebeendpositionen 6, 7 der Rastenscheibe 1 genau zu bestimmen, wird der Elektromotor mit einer konstanten Spannung mit Pulsweiten- Modulation (PWM) in Richtung einer der Getriebeendpositionen 6, 7 (P- bzw. D-Stellung) verfahren. Vor Erreichen der Getriebeendposition 6, 7 wird die Spannung am Elektromotor 12 abgesenkt, wodurch der eingespeiste Strom erhöht wird. Dadurch kann ein sanftes Anfahren in die Anschläge erreicht werden. Mit dieser abgesenkten Spannung wird der Elektromotor 12 solange verfahren, bis sich der Motorstrom stark ändert und der Stromgradient einen Maximalwert annimmt. Damit wird eine der Getriebeendpositionen 6, 7 und gleichzeitig die Endlage der Rastenscheibe 1 angezeigt. Der zweite Sensor 16 ermittelt die aktuelle Winkelposition der Wählbereichswelle 2, die die Getriebeendposition 6, 7 kennzeichnet.
Anschließend wird die Rastenscheibe 1 in die entgegengesetzte Richtung verfahren, bis auch dort die entsprechende Getriebeendposition 6, 7 erkannt wird. Damit ist der maximale Verstellbereich der Rastenscheibe 1 ermittelt.
Aus der Geometrie der Rastenscheibe 1 und dem aus den zuvor ermittelten Getriebeendpositionen 6, 7 bekannten maximalen Verstellbereich der Rastenscheibe 1 werden für die weiteren Getriebepositionen 4, 5 bzw. die unterschiedlichen Fahrstufen, sogenannte "Suchfenster" berechnet. Ein Suchfenster charakterisiert einen Bereich um die jeweilige Getriebeposition 4, 5, in dem die entsprechende Getriebeposition 4, 5 exakt zu ermitteln ist.
In einem weiteren Schritt werden nun die exakten Getriebepositionen 4, 5 m den zuvor festgelegten Suchfenstern gesucht. Es wird dazu der maximale Verstellbereich der Rastenscheibe 1 in beide Richtungen abgefahren, wobei die Motorspannung des Elektromotors 12 konstant gehalten wird. Wahrend des Abfah- rens des gesamten Verstellbereichs der Rastenscheibe 1 wird von dem ersten und zweiten Sensor 14, 16 der aktuelle Strom bzw. die aktuelle Wmkelposition zyklisch gemessen und an die Regelungsvorrichtung 15 übermittelt. Die Messwerte können an einen Speicher weitergeleitet und abgespeichert werden.
Aus dem ermittelten Stromverlauf wird der Stromgradient berechnet. Aus dem Verlauf des Stromgradienten werden die loka- len Minima des Stromgradienten detektiert. Danach wird auf das zurückliegende Stromminimum, das zwischen zwei Minima des Stromgradienten liegt, zuruckgeschlossen und die dazugehörige Wmkelposition der Wählbereichswelle 2 gesucht. Die beiden Minima des Stromgradienten (Stromgradientenwechsel von nega- tiv nach positiv) repräsentieren die beiden Enden der im
Suchfenster liegenden Senke auf der Rastenscheibe 1. Die Mitte zwischen den beiden Enden kennzeichnet die gesuchte Getriebeposition 4, 5. Die Getriebeposition 4, 5 lasst sich somit exakt bestimmen. Es können Fertigungs- oder E bautole- ranzen der Rastenscheibe 1 kompensiert werden. Ebenso kann eine Veränderung der Rastenscheibe 1 durch Verschleiß oder Temperaturschwankungen berücksichtigt werden.
Durch mehrfache Wiederholung dieses Suchverfahrens lasst sich die Genauigkeit der einzelnen Getriebepositionen 4, 5 weiter erhohen. Figur 3 zeigt den Verlauf der Winkelposition der Rastenscheibe 1, wobei alle Winkelpositionen der Rastenscheibe 1 von der ersten Getriebeendposition 6 bis zur zweiten Getriebeendposition 7 und wieder zurück bis zur ersten Getriebeendposition 6 dargestellt sind. Die Winkelposition wird von dem zweiten Sensor 16 ermittelt.
Die Stromaufnahme des Elektromotors 12 ist in der unten im Diagramm verlaufenden Kurve 17 dargestellt. Der Motorstrom repräsentiert das Drehmoment, das der Elektromotor 12 zur Bewegung der Rastenscheibe 1 aufbringen muss. Wird die Rastenscheibe 1 aus den Getriebeendpositionen 6, 7 herausbewegt, muss ein hohes Drehmoment vom Elektromotor 12 aufgebracht werden, was sich im Verlauf des Motorstroms widerspiegelt. Der Verlauf des Motorstroms weist dann jeweils einen großen Extremwert 18 auf.
Die Änderung des Motorstroms wird durch die Kurve 19 des Stromgradienten dargestellt. Der Verlauf des Stromgradienten gibt die Geometrie der Rastenscheibe 1 sehr genau wieder.
Sobald die Rastenscheibe 1 aus einer der Getriebeendpositionen 6, 7 herausbewegt wird, nimmt der Elektromotor 12 einen hohen Strom auf. Die Kurve 19 des Stromgradienten weist dann eine "Unendlichkeitsstelle" auf. Wird die Rastenscheibe 1 aus einer der Getriebepositionen 4, 5 herausgedreht, zeigt die Kurve 19 des Stromgradienten ein lokales Extrema (20) . Die lokalen Extrema 20 (Minima) des Stromgradienten repräsentieren also exakt die Getriebepositionen 4, 5 der Rastenscheibe 1.
Die vorhergehende Beschreibung des Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rah- men der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Ä- quivalente zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Bestimmung von Getriebepositionen in einem Automatikgetriebe mit einer an einer Wahlbereichswel- le (2) angeordneten Rastenscheibe (1), die die Position eines Wahlhebels mittels einer aus Senken und Erhebungen (8) bestehenden Kulissenbahn (3) abbildet, wobei eine vorgespannte Rolle (9) die Getriebeposition fixiert, umfassend: - eine VerStelleinrichtung zur Drehung der Rastenscheibe (1) um eine Drehachse der Wählbereichswelle (2), einen ersten Sensor (14) zur Ermittlung des zur Drehung der Rastenscheibe (1) durch die Verstellemπch- tung aufbringbaren Drehmoments, wenn die Verstellem- πchtung die Rastenscheibe (1) dreht, einen zweiten Sensor (16) zur Ermittlung der Stellung der Rastenscheibe (1), und eine Regelungsvorrichtung (15) zur Detektierung der Getriebepositionen des Automatikgetriebes, basierend auf den von dem ersten und zweiten Sensor (14, 16) ermittelten Werten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die VerStelleinrichtung ein Elektromo-
Figure imgf000015_0001
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (14) die Stromaufnahme und/oder die Spannung des Elektromotors (12) ermit- telt, wenn der Elektromotor (12) die Rastenscheibe (1) dreht .
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor (16) ein Winkelsensor an der Wählbereichswelle (2) ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Sensor (14, 16) kontinuierlich die zu ermittelnden Werte aufnehmen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (12) mittels einer Spindel (13) mit der Wählbereichswelle (2) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung am Getriebegehäuse (11) befestigt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher die von dem ersten und zweiten Sensor (14, 16) ermittelten Werte abspeichert .
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Add-On- Modul ausgebildet ist.
10. Verfahren zur Bestimmung der Getriebepositionen eines Au- tomatikgetriebes mit einer an einer Wählbereichswelle (2) angeordneten Rastenscheibe (1), die die Position eines Wählhebels mittels einer aus Senken und Erhebungen (8) bestehenden Kulissenbahn (3) abbildet, wobei eine vorgespannte Rolle (9) die Getriebeposition fixiert, umfassend die Schritte:
Drehen der Rastenscheibe (1) in eine erste Richtung mittels einer Versteileinrichtung,
Erkennen einer ersten Getriebeendposition (6), welche durch eine äußerste Senke der Rastenscheibe (1) defi- niert ist,
Drehen der Rastenscheibe (1) in eine zweite Richtung mittels der Versteileinrichtung, Erkennen einer zweiten Getriebeendposition (7), welche durch eine äußerste Senke der Rastenscheibe (1) definiert ist, wobei wahrend der Drehungen der Rastenscheibe (1) das durch die Versteileinrichtung aufgebrachte Drehmoment zur Drehung der Rastenscheibe (1) mittels eines ersten Sensors (14) und die Stellung der Rastenscheibe (1) mittels eines zweiten Sensors (16) ermittelt wird, und Ermitteln wenigstens einer Getriebeposition (4, 5), basierend auf den von dem ersten und zweiten Sensor (14, 16) ermittelten Werten.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebeposition, basierend auf den von dem ersten und zweiten Sensor (14, 16) ermittelten Werten bestimmt wird und alle weiteren Getriebepositionen, basierend auf der ermittelten Getriebeposition und der Geometrie der Rastenscheibe (1) berechnet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede Getriebeposition, basierend auf den von dem ersten und zweiten Sensor (14, 16) ermittelten Werten bestimmt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebeposition durch mehrfaches hm- und herbewegen der Rastenscheibe (1) ermittelt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einem Fahrzeugstart und/oder wahrend des Wechsels der Getriebepositionen im Betrieb des Fahrzeugs ausgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Getriebeposition eine zwischen den Getriebeendpositionen (6, 7) liegenden Getriebeposition (4, 5) bestimmt wird.
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