WO2013064479A1 - Verfahren zum synchronisieren eines synchronisierbaren getriebes, getriebesteuerung und synchronisierbares getriebe - Google Patents

Verfahren zum synchronisieren eines synchronisierbaren getriebes, getriebesteuerung und synchronisierbares getriebe Download PDF

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WO2013064479A1
WO2013064479A1 PCT/EP2012/071437 EP2012071437W WO2013064479A1 WO 2013064479 A1 WO2013064479 A1 WO 2013064479A1 EP 2012071437 W EP2012071437 W EP 2012071437W WO 2013064479 A1 WO2013064479 A1 WO 2013064479A1
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WO
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locking member
transmission
gear wheel
size
gear
Prior art date
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PCT/EP2012/071437
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English (en)
French (fr)
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Gergeley BOKA
Balazs Trencseni
Huba Nemeth
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Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04—Smoothing ratio shift
    • F16H61/0403—Synchronisation before shifting
    • 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
    • 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
    • F16H59/36—Inputs being a function of speed
    • F16H59/46—Inputs being a function of speed dependent on a comparison between speeds

Definitions

  • the present invention relates to a method for synchronizing a synchronizable transmission.
  • the present invention further relates to a synchronisable transmission and a transmission control for controlling a synchronizable transmission.
  • gearboxes In order to vary the speed of a vehicle in wide ranges, the use of gearboxes is known.
  • the gears can provide multiple gears, each with a specific gear ratio.
  • the ratio determines the speed ratio between an input shaft of the transmission and an output shaft of the transmission.
  • the input shaft of the transmission may, for example, be coupled to a drive motor of the vehicle, while the output shaft of the transmission may be coupled to a drive shaft of the vehicle.
  • a force flow from the input shaft of the transmission to the output shaft of the transmission can be produced, for example, by means of gear wheels which can be coupled in a rotationally fixed manner to the input shaft of the transmission or the output shaft of the transmission and which can be designed as toothed wheels of different sizes.
  • gear wheels which can be coupled in a rotationally fixed manner to the input shaft of the transmission or the output shaft of the transmission and which can be designed as toothed wheels of different sizes.
  • the power flow from the input shaft of the transmission to the output shaft of the transmission can first be interrupted by releasing a hitherto rotationally fixed coupling of a gear wheel with a transmission shaft, for example the input shaft, the output shaft or a countershaft become. Subsequently, another gear can be rotatably coupled with one of the transmission shafts. This allows providing a different translation.
  • an at least approximate synchronization of the different speeds, for reducing the speed difference between the gear and the gear shaft is advantageous. Only after the synchronization, that is, an adjustment of the different speeds of the gear wheel and the gear shaft to an approximately common value, a low-wear rotationally fixed coupling between the gear and the gear shaft is possible.
  • the rotationally fixed coupling can be done for example by the telescoping of a toothing as part of a locking member. From WO 2004/070232 A1 and WO 2005/003601 A1 respectively manual transmission are known, which allow the rotationally fixed coupling between the gear wheel and gear shaft, when the speed difference between the two parts to be coupled is smaller than a predetermined threshold.
  • the incipient force flow interferes with the synchronization between the gear wheel and the transmission shaft before closing the toothing between the locking member and the gear wheel by changing the speed difference between the gear wheel and the gear shaft.
  • the switching process can therefore be accompanied by a noticeable jerk.
  • the present invention has for its object to solve this problem and to enable the most comfortable switching operation. This object is solved by the features of the independent claims.
  • the invention consists of a method for synchronizing a synchronisable transmission comprising determining a first variable x, which can be represented as a function f of a rotational speed difference ⁇ between a gear wheel and an associated locking member of the transmission, and determining a second variable y, which can be represented as a function g of a synchronizing torque M, and the rotationally fixed coupling of the gear wheel with the associated locking member, taking into account the first size x and the second size y.
  • Synchronization can be understood to mean the reduction of a speed difference, including the subsequent non-rotatable coupling of the synchronized parts.
  • the first variable x may correspond, for example, to the rotational speed difference An and the second variable y may correspond to the synchronizing torque M.
  • the locking member may be formed, for example, as a shift sleeve.
  • the shift sleeve can be arranged rotationally fixed and axially displaceable on the transmission shaft of the transmission.
  • the method can be carried out, for example, by a control unit of the synchronisable transmission, which determines, for example, the variables x and y from values measured by sensors and controls or regulates the transmission based on the determined quantities.
  • the determination of the variables x and y without specially provided sensors is also possible. Taking into account the first variable x and the second variable y during the rotationally fixed coupling, it is understood, in particular, that both the first variable x and the second variable y must fulfill conditions which may be independent of one another.
  • the first variable x is smaller than a barrier Xi and that the second variable y lies between a lower barrier yi and an upper barrier y 2 .
  • an improved characterization of the operating state can take place, which can take into account not only the speed difference or a variable derived therefrom but also another size.
  • the gear wheel and the associated locking member are rotatably coupled when a dependent of the first size x and the second size y current operating state S of the gear wheel and the associated locking member in a set D of predeterminable synchronized operating conditions of the gear wheel and the associated locking member is located.
  • the predeterminable synchronized operating conditions may be, for example, in particular those operating states of the gear wheel and the associated locking member in which the rotationally fixed coupling of the gear wheel with the associated locking member wear and / or is possible without jerk.
  • the quantity D may have been experimentally determined beforehand or created by calculations and stored in a control unit carrying out the method.
  • (di ⁇ x V di ⁇ x) ⁇ (x ⁇ d 2 V x ⁇ d 2 ) with di ⁇ d 2 ⁇ can be represented if x the speed difference ⁇ and y are the synchronizing torque M.
  • the indicated shape in which the quantity D is not representable denotes a surface bounded by two lines parallel to the y-axis.
  • the symbol " ⁇ " stands for a logical AND.
  • di ⁇ x ⁇ d 2 ) with di ⁇ d 2 ⁇ and / or D (x, y) D (x) can be specified.
  • this may mean that the quantity D can not be given in a form dependent only on the rotational speed difference ⁇ , wherein no conditions are to be met with respect to the variable y.
  • a further variable x 'between a further gear wheel and an associated further locking member of the transmission is determined that for synchronizing the transmission, the further gear wheel and the further locking member are rotatably coupled, that a time t- ⁇ is determined Starting from the current operating state S of the gear wheel and the associated locking member to achieve the amount D of synchronized operating conditions is required that a second time t 2 is determined, which is used to transfer the further gear wheel and the further locking member from a further operating state S ' the further gear wheel and the further locking member is required in a further amount D 'of synchronized operating conditions of the other gear wheel and the further locking member, and that the second size y is set to a value other than zero, if t- ⁇ > t 2 , "Different from zero" means that the synchronization is initiated, for example, a synchronizing torque M is generated as a second variable y.
  • the further variable x ' may, for example, denote a further rotational speed difference ⁇ ' or a spatial distance between transmission parts to be coupled.
  • the conclusion of the synchronization can be completed for example by falling below a predetermined speed difference threshold or with the insertion or coupling of the synchronized parts, that is, with the rotationally fixed coupling.
  • the synchronization referred to in connection with the further size x 'or the further amount D' so either a synchronization of the speed or a coupling / insertion. Interdependent, that is mutually influencing, Synchronizations thus occur at least partially simultaneously, so that the total time required for the complete synchronization of the transmission can be reduced.
  • the further amount D 'of the synchronized operating states of the further gear wheel and of the further blocking member can be defined, for example, analogously to the quantity D of the synchronized operating states of the gear wheel and of the blocking member and / or can be determined experimentally.
  • the periods t- 1 and t 2 can be predetermined experimentally, for example, depending on the respective operating states S and S ', and stored in a control unit of the transmission. Alternatively, a dynamic estimation of the time periods t- 1 and t 2 is possible, in which estimated time curves t- 1 and t 2 are estimated from prospective control curves of the two operating states S and S '. A mixture of both possibilities is
  • the second variable y is limited in terms of value as long as a distance ⁇ of the further operating state S 'of the further gear wheel and of the further blocking member to the quantity D' of synchronized operating states of the further gear wheel and of the further blocking member is greater is a predeterminable threshold AS '.
  • the absolute limitation of the second variable y facilitates the synchronization of the first variable.
  • the control / regulation for synchronizing the further gear wheel with the associated further locking member can be carried out independently of the synchronization of the gear wheel with the associated locking member.
  • the second variable y is limited in magnitude to a value which does not increase the distance ⁇ and / or a first derivative of the distance ⁇ .
  • the distance ⁇ can be determined, for example, as a Euclidean norm or as any other standard which appears suitable to a person skilled in the art and defines a distance.
  • the current operating state S can be brought into a synchronized operating state encompassed by the quantity D by a control or regulation of the second variable y.
  • the control or regulation of the current operating state S by a time-varying feedback C (t) is realized.
  • a time-varying feedback C can allow rapid and at the same time secure control or regulation for transferring the transmission from its current operating state S into a synchronized operating state.
  • the control or regulation of the current operating state S is realized as a finite automaton.
  • the transfer of the transmission can be shown in a synchronized operating state in a predetermined manner.
  • unstable control behavior due to non-linear system properties can be avoided in this way.
  • the to a set operating state S of the gear wheel and the associated locking member associated and to be set second size y, for example, the synchronizing torque M, for example, can be predetermined experimentally.
  • At least one further variable which is of the first size x and the second size, is taken into account in addition to the first size x and the second size y y is independent.
  • the further variable may be, for example, a vehicle speed.
  • the further size may be a direct or indirect th effect on the synchronization process of the gear wheel and the associated locking member have. For example, a larger vehicle speed mean higher speed differences between the gear to be synchronized parts that need to be dismantled.
  • the amount D of predeterminable synchronized operating states of the gear wheel and the associated locking member for different pairs of gear wheels and locking members is determined independently. Different gear wheels provide different ratios. Therefore, the determination of the quantity D for a first pair of transmission parts to be synchronized may be different from another quantity D for a second pair of transmission parts to be synchronized, which is different from the first pair of transmission parts.
  • a pair of gear parts to be synchronized consists of a gear wheel and an associated blocking member.
  • the invention further consists of a transmission control for controlling a synchronisable transmission comprising an electronic control device, which is set up to carry out one of the methods described above.
  • the control unit can be set up to carry out the individual steps of the methods described above.
  • the invention further consists of a synchronizable transmission with such a transmission control.
  • Figure 3 shows a gear wheel and an associated locking member in a second position
  • Figure 4 shows a gear wheel and an associated locking member in a third position
  • Figure 5 shows a gear wheel and an associated locking member in a first position
  • Figure 6 is a gear wheel and an associated locking member in a second position
  • FIG. 7 shows a gear wheel and an associated locking member in a third position
  • FIG. 8 shows a first set of operating states D (x, y) of a synchronisable transmission
  • FIG. 9 shows a second set of operating states D (x, y) of a synchronizable transmission; and Figure 10 shows a time profile of the operating states of a synchronizable transmission.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a transmission with countershaft.
  • the illustrated transmission 44 comprises an input shaft 1, an output shaft 2 and a countershaft 3, which may be arranged offset to the input shaft 1 and the output shaft 2.
  • a first gear 4 On the countershaft 3, a first gear 4, a second gear 5, a third gear 6, a fourth gear 7 and a fifth gear 8 are provided which are each rotatably connected to the countershaft 3.
  • a first Loserad 9 is provided on the input shaft 1.
  • the loose wheel 9 can be coupled by means of a first locking member 21 via a first gear 15 rotatably connected to the input shaft 1.
  • the input shaft 1 may further be rotatably coupled via the first locking member 21 and a second gear 16 with a second loose wheel 10.
  • a third gear 17 is arranged which, together with a second locking member 22, the second Loserad 10 rotatably coupled to the output shaft 2 can.
  • a third Loserad 1 1, a fourth Loserad 12 and a fifth Loserad 13 are further arranged.
  • the third Loserad 1 1 is rotatably coupled to the output shaft 2 via a fourth gear 18 and the second locking member 22.
  • the fourth Loserad 12 is rotatably coupled to the output shaft 2 via a fifth gear 19 and a third locking member 23.
  • the fifth Loserad 13 is also rotatably coupled to the output shaft 2 via a sixth gear 20 and the third locking member 23.
  • a toothing of the first gear 4 is in constant engagement with a toothing of the first Loserades 9.
  • a toothing of the second gear 5 is in constant engagement with a toothing of the second Loserades 10.
  • a toothing of the third gear 6 are in constant engagement with a toothing of the third Loserades 1 1 and a toothing of the fourth
  • a toothing of the fifth gear 8 is in constant engagement with a toothing of an intermediate gear 14, wherein the toothing of the intermediate gear 14 in turn is in constant engagement with a toothing of the fifth Loserades 13.
  • the illustrated transmission 44 six different forward gears and two reverse gears can be realized, wherein the reversal of the direction of rotation of the output shaft 2 via the intermediate gear 14 is realized.
  • the illustrated gear 44 is synchronized on the input side via synchronizer rings 24 between the first locking member 21 and the first gear 15 and between the first locking member 21 and the second gear 16.
  • the illustrated gear 44 is synchronized via a brake device 25, which serves as a common synchronizer for the second Loserad 10, the third Loserad 1 1, the fourth Loserad 12 and the fifth Loserad 13 with respect to the output shaft 2.
  • the first locking member 21 may be controllable via a first switching device 26 by an electronic control unit 36.
  • the second blocking member 22 can be actuated by the electronic control unit 36 via a second switching device 27.
  • the third blocking member 23 can be actuated by the electronic control unit 36 via a third switching device 28.
  • the switching state of the first blocking member 21 can be monitored by the electronic control unit 36 via a first sensor device 29.
  • a second sensor device 30 monitor the switching position of the second locking member 22 while a third sensor device 31 can monitor the switching state of the third locking member 23.
  • the measured values or data determined by the first sensor device 29, the second sensor device 30 and the third sensor device 31 can be transmitted to the electronic control unit 36 for evaluation.
  • a fourth sensor device 32 may further be provided for detecting a rotational speed of the input shaft 1 and be coupled to the electronic control unit 36.
  • Exemplarily darg Consumer is still a fifth sensor device 33, to determine a speed of the third Loserades 1 first Because of the solid Gearing between the third Loserad 1 1 and the third gear 6 can be determined via the fifth sensor means 33 and the rotational speed of the countershaft 3.
  • a sixth sensor device 34 serves to determine a rotational speed of the output shaft 2.
  • Other sensor devices not explicitly shown for detecting different rotational speeds of individual parts of the transmission 44 can be provided as required.
  • Additional sensors also not shown, which may serve, for example, the detection of the spatial position of individual parts of the transmission or the distance between individual parts of the transmission, may also be provided as needed.
  • the measured values or data determined by all the sensor devices 29, 30, 31, 32, 33, 34 can be transmitted to the electronic control unit 36.
  • the control unit 36 may be coupled via a connection 35 to a vehicle bus.
  • the control unit 36 can furthermore determine an optimal gear and insert it automatically on the basis of data transmitted via the sensor devices 29, 30, 31, 32, 33 and 34 and via the connection 35. Manual gear selection may also be possible.
  • the first sensor device 29, the second sensor device 30 and the third sensor device 31 may include, for example, sensors for determining the position of the respective locking members. In the event of a defect, that is, when blocking a blocking member, it can be provided that the control unit can select the most suitable from the remaining selectable gears.
  • the first locking member 21 may, for example, have three different switching positions. In a first switching position of the first locking member 21, the input shaft 1 can be decoupled both from the first Loserad 9 and from the second Loserad 10. In a second switching position of the first locking member 21, the input shaft 1 rotatably coupled to the first Loserad 9, so that the second Loserad 10, the third Loserad 1 1, the fourth Loserad 12 and the fifth Loserad 13 on the countershaft 3 with the on it rotatably arranged gears 5, 6, 7 and 8 are driven. In a third switching position of the first locking member 21, which is also shown in Figure 1, the input shaft 1 is rotatably coupled to the second Loserad 10. Also in this switching position Other loose wheels 4, 6, 7 and 8 are driven via the countershaft 3.
  • the first switching position which corresponds to a neutral position, can also be omitted as needed, so that only two different switching positions of the first locking member 21 are provided.
  • the ratio of the transmission 44 may be selected in a conventional manner. Shown is a first switching position of the second locking member 22, in which both the second Loserad 10 and the third Loserad 1 1 with respect to the output shaft 2 is freely rotatable. Shown further is the third locking member 23 in a switching position in which the fourth Loserad 12 is rotatably coupled to the output shaft 2 while the fifth Loserad 13 is freely rotatable relative to the output shaft 2.
  • the transmission 44 shown in FIG. 1 therefore conducts a power flow originating from the input shaft 1, first via the second loose wheel 10 and the second gear 5 to the countershaft 3 and from there via the fourth gear 7 and the fourth loose wheel 12 to the output shaft 2.
  • a speed difference between non-rotatably to be coupled gear parts such as one of the idler gears 9, 10, 1 1, 12, 13 and one of the blocking members 21, 22, 23, usually initially reduced during a synchronization phase, before the non-rotatable coupling actually takes place.
  • the first locking member 21 is slidably disposed in the axial direction rotatably on the input shaft 1.
  • the first locking member 21 may be formed, for example in the form of a conventional shift sleeve, which may have a toothing on its outer side or its inner side. For rotationally fixed coupling of the first locking member 21, this can by displacement in the axial direction in engagement with an associated inner toothing or an associated external toothing of the first gear wheel 15 or the second gear wheel 16 are brought.
  • the first contact between the respective gear wheel 15, 16 and the first locking member 21 takes place via the synchronizer ring 24, which degrades by means of friction any existing difference in speed between the teeth of the gear wheel 15, 16 and the toothing of the first locking member 21. Only after the reduction of the speed difference, the actual rotationally fixed coupling takes place.
  • the braking device 25 controlled by the electronic control unit 36 represents a common synchronization device for the second locking member 22 and the third locking member 23.
  • the braking device 25 can assist in synchronization, for example during shifting operations, in which the third gear 17, the fourth gear 18, the fifth Gang wheel 19 and the sixth gear 20 are involved.
  • By braking the countershaft 3, a speed difference between the second Loserad 10, the third Loserad 1 1, the fourth Loserad 12 and the fifth Loserad 13 and the output shaft 2 are reduced.
  • the synchronization of the first Loserades 9 and the second Loserades 10 relative to the input shaft 1 via the synchronizer rings 24 may be independent of a synchronization of the second Loserades 10 of the third Loserades 1 1, the fourth Loserades 12 and the fifth Loserades 13 with respect to the output shaft 2, the takes place by means of the braking device 25.
  • the actuation of the braking device 25 also has an effect on the synchronization of the first locking member 21 with the first Loserad 9 or the second Loserad 10.
  • the synchronization via the braking device 25 may be characterized by an operating state S (x, y), wherein a first variable x, for example, a rotational speed difference ⁇ between the respective gear 17, 18, 19, 20 and the respective associated locking member 22, 23 be can, and a second size y, which may be a synchronizing torque M, for example, can be used.
  • a set D (x, y) of synchronized operating conditions may be defined in which the controller may attempt to non-rotatably couple the previously synchronized transmission parts. The method of synchronization will be described in more detail in connection with the following figures.
  • the application of the described method is not limited to the transmission 44 shown in FIG. Rather, the method described can be used together with any desired transmission with at least one common synchronization device, the synchronization of a plurality of clutches, that is to say the adaptation of the movement of mutually movable parts, in at least some of the possible gearshifts, ensured by the common synchronization device can be.
  • the number of input shafts does not matter and can be chosen variably. From the prior art it is known to set the synchronized operating state over a speed difference range so that the fluctuations in the drive train after engagement of the gear wheel and the occurring switching noise possible lent remain low.
  • the speed difference range may be set for this purpose so that the skipping of gaps between individual teeth, in which the teeth of the locking member and the gear wheel with considerable wear on each other along loops or jump does not occur, and that the associated teeth on the gear wheel and the locking member If possible, do not stay in permanent contact with the front of their teeth.
  • the sole consideration of the speed difference can not guarantee a satisfactory shift quality in each case.
  • the method described here makes it possible to realize significant improvements in shift quality by means of a refined determination of the synchronized operating state.
  • the transmission 44 described in FIG. 1 comprises a common synchronization device in the form of the transmission brake 25 and a synchronization device independent of it in the form of the synchronizer rings 24. In the event of a change between two different speeds, two independent synchronizers may be required. A synchronization using the gear brake 25 and a further synchronization using the synchronizer rings 24. Das Actuating the transmission brake 25, however, can interfere with the synchronization by the synchronizer rings 24, since the transmission brake 25 via the first gear 4 and the second gear 5 also the second gear 9 and the third gear 10 influences flow.
  • the transmission brake 25 is usually only operated when the synchronization over the synchronizer rings 24 completed and the synchronized parts of the transmission 44, here the first gear 15 or the second gear 16 and the first locking member 21, are rotatably coupled.
  • an operating state S 'of the further gear wheel and the associated further blocking element can be determined in part analogously to the synchronization via the transmission brake 25.
  • the further gear wheel can then be, for example, the first gear wheel 15 or the second gear wheel 16.
  • the further blocking member is then the second locking member 22.
  • a set D 'of the synchronized operating conditions of the other gear wheel and the further locking member wherein synchronized in connection with the set D' also coupled or inserted operating states can be understood, in particular if the further size x ', a spatial distance of the gear parts to be coupled designates. Since synchronization by means of the synchronizer rings 24 also influences the synchronization by means of the transmission brake 25, an exchange of S and S 'as well as of D and D' may also be possible.
  • the synchronization of the transmission can be accelerated if the synchronization of the gear and the locking member is not adversely affected. This can be ensured for example by a sufficiently low actuation of the transmission brake 25, that is, by a sufficiently small synchronizing torque M. Even a slight actuation of the transmission brake 25 shortens the remaining time for synchronization of the gear wheel and the associated locking member.
  • Figure 2 shows a gear wheel and an associated locking member in a first position. Shown are the fourth gear 18 and the second locking member 22 and teeth 37 of the teeth to be engaged.
  • the teeth 37 of the fourth gear wheel 18 and the second locking member 22 are each in holes 53 of the opposite parts come to rest.
  • the laterally arranged arrow symbolizes the relative direction of rotation, that is to say the rotational speed difference ⁇ of the fourth gear wheel 18 relative to the second blocking member 22.
  • Figure 3 shows a gear wheel and an associated locking member in a second position.
  • the parts already known from FIG. 1 approach one another in a closing direction 39 until the teeth 37 finally intermesh after the existing rotational speed difference ⁇ has been reduced.
  • a first torque 40 which is generated by the braking device 25.
  • a second torque 41 which comprises all the torques not caused by the brake device 25, for example, a torque caused by friction losses within the transmission 44, and a third torque 42, which at the end faces of the teeth 37 due to the friction by the contact force in the Closing direction 39 is generated.
  • the third torque 42 acts against the relative rotational speed difference ⁇ of the second locking member 22 and the fourth gear wheel 18.
  • FIG. 4 shows a gear wheel and an associated locking member in a third position. In Figure 4, the final state of a successful synchronization is shown, in which the toothing of the second locking member 22 engages in the associated toothing of the fourth gear wheel 18 and a power flow can be transmitted.
  • Figures 5, 6 and 7 also show a respective gear wheel and associated locking member in a first, a second and a third position.
  • the illustrated in Figures 5, 6 and 7 fourth gear 18 and the illustrated second locking member 22 differ from the one shown in Figures 1, 2, 3 and 4 th gear wheels and locking members in that instead of teeth 37 further teeth 38 with a different profiling are shown. Due to the profile of the other teeth 38 is formed as a counter force to the actuating force in the closing direction 29, a force 43, which can lead to an undesirable skipping of the holes 53 under increased fatigue at the teeth 38.
  • FIG. 8 shows a first set of operating states D (x, y) of a synchronisable transmission. Illustrated on the x-axis, for example, a speed difference ⁇ may be the first quantity x. Illustrated on the y-axis, for example, a synchronizing torque M may be a second quantity y.
  • a set D 45 is limited by a lower threshold di 47 and an upper threshold d 2 48. The lower threshold di 47 and the upper threshold d 2 48 may accordingly denote allowable speed deviations between a locking member and the associated gear wheel.
  • the amount D may denote the amount of operating states S (x, y) in which a transmission control of the synchronizable transmission stops a synchronization phase and engages the gear by the non-rotatable coupling of the gear wheel with the associated locking member.
  • the quantity D shown in FIG. 8 can include operating states S of the synchronisable transmission which do not lead to jolt-free or successful rotationally fixed coupling, for example, by the occurrence of a tooth-on-tooth position at vanishing speed difference ⁇ .
  • FIG. 9 shows a second set of operating states D (x, y) of a synchronizable transmission.
  • the second set D 45 of operating states shown in FIG. 9 is delimited by a peripheral edge 49, so that the second set D 45 of operating states D (x, y) does not function exclusively the first size x can be displayed.
  • the edge 49, which limits the second set D 45 of operating states can be defined, for example, by a function P (x, y), which describes the probability of successful engagement of the gear in an operating point S 46 of the synchronisable transmission. For example, engagement of a aisle can be considered unsuccessful if a tooth-on-tooth position or the skipping of a hole occurs.
  • the probability of this can be described by P (x, y).
  • a function T (x, y) can be used, which indicates the maximum of vibrations in the drive train of the vehicle after engaging the gear, wherein the vibrations can be caused in particular by torsional vibrations.
  • the edge 49 of the second set D of operating conditions may then be given in the form, for example
  • D ⁇ (x, y)
  • the functions P (x, y) and T (x, y) can be determined experimentally or mathematically for a given transmission or a given drive train.
  • the thus defined amount D then only includes the operating states of the transmission, in which a rotationally fixed coupling of the gear wheel and the associated locking member with a probability greater than P min is successful and where additionally the vibration in the drive train remains smaller than T max .
  • the quantities D and / or D ' can be determined separately for all pairs of transmission parts to be synchronized, and different amounts D and / or D' can also be determined for different pairs of transmission parts to be synchronized. Furthermore, additional quantities, for example the vehicle speed, can be taken into account when determining the quantities. For example, a plurality of different quantities D can be provided for a gear wheel and an associated blocking member and stored in a memory of the electronic control unit 36. The electronic control unit 36 may select one of the stored amounts D of pending synchronization depending on the current operating state of the vehicle, for example the vehicle speed.
  • FIG. 10 shows a time profile of the operating states of a synchronisable transmission. Shown in FIG. 10 is the operating state of the synchronisable transmission starting from a starting point 50 at which a synchronization phase is initiated up to an end point 52 which may be in the quantity D 45 of operating states of a synchronisable operation in which the force flow through the Intermeshing of the toothing between a gear wheel and an associated locking member is made.
  • the second variable y is increased by the actuation of the braking device 25, which may be, for example, the synchronizing torque M, so that consequently the second variable y increases and at the same time the first variable x decreases, for example the rotational speed difference ⁇ between can represent the transmission parts to be synchronized.
  • the operating state S of the synchronizable transmission travels along the curve 51 from the starting point 50 to the end point 52.
  • the control or regulation of the second quantity y, for example of the torque M generated by the braking device 25 can take over the control unit of the transmission.
  • the operating state S of the synchronisable transmission must be brought from the starting point 50 to a point within the amount D 45 of operating conditions in order to complete the synchronization of the transmission with a successful rotationally fixed coupling.
  • the torque to be applied by the braking device can be determined, for example, by means of a time-varying feedback C.
  • the feedback function C may, for example, in the form
  • C (t) F (D, S [x (t), y (t)]).
  • the function F can represent any feedback function familiar to the person skilled in the art, for example a function associated with the sliding mode control.
  • the control of the second quantity y can also take place according to the principle of a finite state machine, wherein the space spanned by the first variable x and the second size y first discretizes and, for example, by experiment or calculation, a value for the discretized range thus determined second variable y is determined, so that the approach to the amount D 45 of the synchronized operating states of the transmission, for example, takes place as quickly as possible.
  • both methods for determining the second variable y can also be suitably mixed with one another, wherein, for example, at periodic intervals the second variable y is determined in accordance with the finite state machine while there is a time-varying feedback between them is used to determine the second size y.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchroniseren eines synchronisierbaren Getriebes (44) umfassend das Ermitteln einer als Funktion f einer Drehzahldifferenz Δη zwischen einem Gangrad (17, 18, 19, 20) und einem zugeordneten Sperrglied (22, 23) des Getriebes (44) darstellbaren ersten Größe x und das Ermitteln einer als Funktion g eines synchronisierenden Drehmoments M darstellbaren zweiten Größe y, und das drehfeste Koppeln des Gangrades (17, 18, 19, 20) mit dem zugeordneten Sperrglied (22, 23), unter Berücksichtigung der ersten Größe x und der zweiten Größe y. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Getriebesteuerung zur Steuerung eines synchronisierbaren Getriebes und ein synchronisierbares Getriebe.

Description

Verfahren zum Synchronisieren eines synchronisierbaren Getriebes, Getrie- besteuerung und synchronisierbares Getriebe
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchronisieren eines syn- chronisierbaren Getriebes.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein synchronisierbares Getriebe und eine Getriebesteuerung zur Steuerung eines synchronisierbaren Getriebes. Um die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs in weiten Bereichen variieren zu können, ist die Verwendung von Getrieben bekannt. Die Getriebe können mehrere Gänge bereitstellen, die jeweils eine bestimmte Übersetzung aufweisen. Die Übersetzung bestimmt das Drehzahlverhältnis zwischen einer Eingangswelle des Getriebes und einer Ausgangswelle des Getriebes. Die Eingangswelle des Getriebes kann bei- spielsweise mit einem Antriebsmotor des Fahrzeugs gekoppelt sein, während die Ausgangswelle des Getriebes mit einer Antriebwelle des Fahrzeugs gekoppelt sein kann. Ein Kraftfluss von der Eingangswelle des Getriebes zu der Ausgangswelle des Getriebes kann beispielsweise über drehfest mit der Eingangswelle des Getriebes oder der Ausgangswelle des Getriebes koppelbare Gangräder, die als Zahnrä- der unterschiedlicher Größe ausgeführt sein können, hergestellt werden. Zum Schalten des Getriebes, das heißt zum Wechseln des Ganges, kann zunächst der Kraftfluss von der Eingangswelle des Getriebes zu der Ausgangswelle des Getriebes durch das Lösen einer bislang drehfesten Kopplung eines Gangrades mit einer Getriebewelle, beispielsweise der Eingangswelle, der Ausgangswelle oder einer Vorgelegewelle, unterbrochen werden. Anschließend kann ein anderes Gangrad drehfest mit einer der Getriebewellen gekoppelt werden. Dies erlaubt das Bereitstellen einer anderen Übersetzung. Um das drehfeste Koppeln möglichst verschleißarm zu gestalten, ist eine zumindest annähernde Synchronisierung der unterschiedlichen Drehzahlen, zur Reduzierung der Drehzahldifferenz zwischen dem Gangrad und der Getriebewelle vorteilhaft. Erst nach der Synchronisierung, das heißt einer Anglei- chung der unterschiedlichen Drehzahlen von Gangrad und Getriebewelle auf einen annähernd gemeinsamen Wert, ist ein verschleißarmes drehfestes Koppeln zwischen dem Gangrad und der Getriebewelle möglich. Das drehfeste Koppeln kann beispielsweise durch das Ineinanderschieben einer Verzahnung als Bestandteil eines Sperrgliedes erfolgen. Aus der WO 2004/070232 A1 und der WO 2005/003601 A1 sind jeweils Schaltgetriebe bekannt, die das drehfeste Koppeln zwischen Gangrad und Getriebewelle erlauben, wenn die Drehzahldifferenz zwischen den beiden zu koppelnden Teilen kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Wenn die Drehzahlen des Gangrades und der Getriebewelle identisch sind, kann dies dazu führen, dass das Sperrglied zunächst nicht einrasten kann, da die zugehörigen Verzahnungen an dem Gangrad und der Getriebewelle mit den Stirnseiten ihrer Zähne in Kontakt stehen. Das Schließen des Sperrgliedes und damit das Einlegen des neuen Gangs erfolgt dann ruckartig bei einem einsetzenden Kraftfluss zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle des Getriebes. Der einsetzende Kraftfluss bewegt die Stirnflächen der Zähne gegen die Reibungskräfte aneinander vorbei, bis die Zähne in die zugehörigen Zahnlücken am jeweils anderen Bauteil eingreifen. In Abhängigkeit von der Form der Zähne und der Größe des zu übertragenden Kraftflusses kann es zu einem Überspringen von Lücken zwischen einzel- nen Zähnen kommen, bei dem die Zähne des Sperrgliedes und des Gangrades unter erheblichen Verschleiß aneinander entlangschleifen oder -springen. Dabei stört der einsetzende Kraftfluss die Synchronisierung zwischen dem Gangrad und der Getriebewelle vor dem Schließen der Verzahnung zwischen dem Sperrglied und dem Gangrad durch eine Änderung der Drehzahldifferenz zwischen dem Gangrad und der Getriebewelle. Der Schaltvorgang kann daher von einem spürbaren Rucken begleitet werden. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Problematik zu lösen und einen möglichst komfortablen Schaltvorgang zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die Erfindung besteht aus einem Verfahren zum Synchronisieren eines synchronisierbaren Getriebes umfassend das Ermitteln einer als Funktion f einer Drehzahldifferenz Δη zwischen einem Gangrad und einem zugeordneten Sperrglied des Getriebes darstellbaren ersten Größe x und das Ermitteln einer als Funktion g eines synchronisierenden Drehmoments M darstellbaren zweiten Größe y, und das drehfeste Koppeln des Gangrades mit dem zugeordneten Sperrglied, unter Berücksichtigung der ersten Größe x und der zweiten Größe y. Unter dem Synchronisieren kann das Reduzieren einer Drehzahldifferenz einschließlich dem anschließenden drehfesten Koppeln der synchronisierten Teile verstanden werden. Durch das Berücksichtigen der ersten Größe x und der zweiten Größe y ist eine genauere Bestimmung von Betriebszuständen des synchronisierbaren Getriebes möglich, bei denen ein drehfestes Koppeln des Gangrades mit dem zugehörigen Sperrglied problemlos möglich ist. Die erste Größe x ist beispielsweise als Funktion f der Drehzahldifferenz Δη darstellbar, wenn x = f(An) gilt. Die zweite Größe y ist beispielsweise als Funktion g des synchronisierenden Drehmoments M darstellbar, wenn sich y = g(M) gilt. Insbesondere kann die erste Größe x beispielsweise der Drehzahldifferenz An entsprechen und die zweite Größe y dem synchronisierenden Drehmoment M entsprechen. Das Sperrglied kann beispielsweise als Schaltmuffe ausgebildet sein. Die Schaltmuffe kann drehfest und axial verschiebbar auf der Getriebewelle des Getriebes angeordnet sein. Das Verfahren kann beispielsweise durch ein Steuergerät des synchronisierbaren Getriebes ausgeführt werden, das beispielsweise die Größen x und y aus von Sensoren gemessenen Werten ermittelt und das Getriebe basierend auf den ermittelten Größen steuert oder regelt. Die Ermittlung der Größen x und y ohne speziell vorgesehene Sensoren ist ebenfalls möglich. Unter dem Berücksichtigen der ersten Größe x und der zweiten Größe y beim drehfesten Koppeln wird insbesondere verstanden, dass sowohl die erste Größe x als auch die zweite Größe y Bedingungen erfüllen müssen, die voneinander unabhängig sein können. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die erste Größe x kleiner als eine Schranke Xi ist und dass die zweite Größe y zwischen einer unteren Schranke yi und einer oberen Schranke y2 liegt. Auf diese Weise kann eine verbesserte Charakterisierung des Betriebszustandes erfolgen, die neben der Drehzahldifferenz oder einer davon abgeleiteten Größe auch eine weitere Größe berücksichtigen kann.
Es kann vorgesehen sein, dass das Gangrad und das zugeordnete Sperrglied drehfest gekoppelt werden, wenn ein von der ersten Größe x und der zweiten Größe y abhängiger aktueller Betriebszustand S des Gangrades und des zugeordneten Sperrgliedes in einer Menge D von vorbestimmbaren synchronisierten Betriebszu- ständen des Gangrades und des zugeordneten Sperrgliedes liegt. Die vorbestimmbaren synchronisierten Betriebszustände können beispielsweise insbesondere solche Betriebszustände des Gangrades und des zugeordneten Sperrgliedes sein, in denen das drehfeste Koppeln des Gangsrades mit dem zugehörigen Sperrglied verschleißarm und/oder ruckfrei möglich ist. Die Menge D kann beispielsweise im Vorfeld experimentell bestimmt oder durch Berechnungen erstellt worden sein und in einem das Verfahren ausführenden Steuergerät abgespeichert sein. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Menge D nicht in einer Form D(x, y) = { (x, y) | (di < x V di < x) Λ (x < d2 V x < d2) mit di < d2 } darstellbar ist, wenn x die Drehzahldifferenz Δη und y das synchronisierende Drehmoment M sind. Die angegebene Form, in der die Menge D nicht darstellbar ist, bezeichnet eine durch zwei zu der y-Achse parallele Geraden beschränkte Fläche. Das Symbol "Λ" steht dabei für ein logisches UND. Die Menge D kann beispielsweise in einer der vereinfachten Formen D(x, y) = { (x, y) | di < x < d2) mit di < d2 } und/oder D(x, y) = D(x) angebbar sein. Anders ausgedrückt kann dies bedeuten, dass die Menge D nicht in einer nur von der Drehzahldifferenz Δη anhängigen Form angegeben werden kann, wobei hinsichtlich der Größe y keine Bedingungen zu erfüllen sind. Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass eine weitere Größe x' zwischen einem weiteren Gangrad und einem zugeordneten weiteren Sperrglied des Getriebes ermittelt wird, dass zum Synchronisieren des Getriebes das weitere Gangrad und das weitere Sperrglied drehfest gekoppelt werden, dass eine Zeit t-ι ermittelt wird, die ausgehend vom aktuellen Betriebszustand S des Gangrades und des zugeord- neten Sperrgliedes zum Erreichen der Menge D von synchronisierten Betriebszustanden benötigt wird, dass eine zweite Zeit t2 ermittelt wird, die zur Überführung des weiteren Gangrades und des weiteren Sperrglieds aus einem weiteren Betriebszustand S' des weiteren Gangrades und des weiteren Sperrgliedes in eine weitere Menge D' von synchronisierten Betriebszustanden des weiteren Gangrades und des weiteren Sperrgliedes benötigt wird, und dass die zweite Größe y erst auf einen von Null verschiedenen Wert gesetzt wird, wenn t-ι > t2 ist. "Von Null verschieden" bedeutet, dass die Synchronisierung eingeleitet wird, wobei beispielsweise ein synchronisierendes Drehmoment M als zweite Größe y erzeugt wird. Dies erlaubt eine Reduzierung der zur Synchronisierung des Getriebes notwendigen Zeitspanne, da eine Synchronisierung des Gangrads mit dem zugeordneten Sperrglied bereits beginnt, während die Synchronisierung des weiteren Gangrads mit dem zugeordneten weiteren Sperrglied, die mit einer Kopplung der beiden Teile abgeschlossen wird, noch nicht vollständig angeschlossen ist. Die weitere Größe x' kann beispielsweise eine weitere Drehzahldifferenz Δη' oder einen räumlichen Abstand zwischen zu koppelnden Getriebeteilen bezeichnen. Das Abschließen der Synchronisierung kann beispielsweise durch das Unterschreiten einer vorgebbaren Drehzahldifferenzschwelle oder mit dem Einlegen oder Koppeln der synchronisierten Teile abgeschlossen werden, das heißt mit der drehfesten Kopplung. Die Synchronisierung bezeichnet im Zusammenhang mit der weiteren Größe x' oder der weiteren Menge D' also entweder eine Synchronisierung der Drehzahl oder eine Kopplung/Einlegung. Voneinander abhängige, das heißt sich gegenseitig beeinflussende, Synchronisierungen erfolgen somit zumindest teilweise gleichzeitig, so dass die für die vollständige Synchronisierung des Getriebes insgesamt notwendige Zeitspanne reduziert werden kann. Die weitere Menge D' der synchronisierten Betriebszustände des weiteren Gangrads und des weiteren Sperrglieds kann beispielsweise analog zu der Menge D der synchronisierten Betriebszustände des Gangrads und des Sperrglieds definiert und/oder experimentell ermittelt werden. Die Zeitspannen t-ι und t2 können beispielsweise in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebszuständen S und S' experimentell vorbestimmt sein und in einem Steuergerät des Getriebes gespeichert sein. Alternativ ist eine dynamische Abschätzung der Zeitspannen t-ι und t2 möglich, bei der aus voraussichtlichen Regelungskurven der beiden Betriebszustände S und S' Zeitspannen t-ι und t2 abgeschätzt werden. Eine Mischung beider Möglichkeiten ist ebenso möglich.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die zweite Größe y be- tragsmäßig beschränkt wird, solange ein Abstand Δ des weiteren Betriebszustands S' des weiteren Gangrades und des weiteren Sperrgliedes zu der Menge D' von synchronisierten Betriebszuständen des weiteren Gangrades und des weiteren Sperrgliedes größer als ein vorgebbarer Schwellenwert AS' ist. Durch das betragsmäßige Beschränken der zweiten Größe y wird die Synchronisierung der ersten Größe erleichtert. Auf diese Weise kann beispielsweise die Regelung/Steuerung zur Synchronisierung des weiteren Gangrades mit dem zugeordneten weiteren Sperrglied unabhängig von der Synchronisierung des Gangrades mit dem zugeordneten Sperrglied erfolgen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die zweite Größe y betragsmäßig auf einen Wert beschränkt ist, der den Abstand Δ und/oder eine erste Ableitung des Abstands Δ nicht vergrößert. Der Abstand Δ kann beispielsweise als Euklidische Norm oder als irgendeine andere, dem Fachmann als geeignet erscheinende, einen Abstand definierende Norm bestimmt sein.
Es ist weiterhin möglich, dass der aktuelle Betriebszustand S durch eine Steuerung oder Regelung der zweiten Größe y in einen von der Menge D umfassten synchronisierten Betriebszustand gebracht wird. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Steuerung oder Regelung des aktuellen Betriebszustandes S durch eine zeitlich veränderliche Rückkopplung C(t) realisiert wird. Eine zeitlich veränderliche Rückkopplung C kann eine zügige und zugleich sichere Steuerung oder Regelung zur Überführung des Getriebes aus seinem aktuellen Betriebszustand S in einen synchronisierten Betriebszustand erlauben. Die zeitlich veränderliche Rückkopplung kann beispielsweise als negative Rückkopplung oder Gegenkopplung in der Form C(t) = F ( D, S [ x(t), y(t) ] ) vorgegeben sein, wobei als Funktion F jede beliebige dem Fachmann als geeignet erscheinende Funktion verwendet werden kann. Beispielsweise eine eine Sliding- Mode-Regelung darstellende Funktion.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Steuerung oder Regelung des aktuellen Betriebszustandes S als ein endlicher Automat realisiert wird. Auf diese Weise kann die Überführung des Getriebes in einen synchronisierten Betriebszustand in vorherbestimmter Weise dargestellt sein. Beispielsweise kann instabiles Regelverhalten aufgrund von nichtlinearen Systemeigenschaften auf diese Weise vermieden werden. Die zu einem definierten Betriebszustand S des Gangrades und des zugeordneten Sperrgliedes zugehörige und einzustellende zweite Größe y, beispielsweise das synchronisierende Drehmoment M, kann zum Beispiel experimentell vorbestimmt sein.
Nützlicherweise kann auch vorgesehen sein, dass bei der Ermittlung der Menge D von vorbestimmbaren synchronisierten Betriebszuständen des Gangrades und des zugeordneten Sperrgliedes neben der ersten Größe x und der zweiten Größe y zumindest eine weitere Größe berücksichtigt wird, die von der ersten Größe x und der zweiten Größe y unabhängig ist. Die weitere Größe kann beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit sein. Die weitere Größe kann einen direkten oder indirek- ten Einfluss auf den Synchronisierungsprozess des Gangrades und des zugeordneten Sperrgliedes haben. Beispielsweise kann eine größere Fahrzeuggeschwindigkeit höhere Drehzahldifferenzen zwischen den zu synchronisierenden Getriebeteilen bedeuten, die abgebaut werden müssen.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Menge D von vorbestimmbaren synchronisierten Betriebszuständen des Gangrades und des zugeordneten Sperrgliedes für verschieden Paare von Gangrädern und Sperrgliedern unabhängig voneinander bestimmt wird. Verschiedene Gangräder stellen verschiedene Überset- zungen bereit. Deshalb kann die Bestimmung der Menge D für ein erstes Paar von zu synchronisierenden Getriebeteilen verschieden von einer anderen Menge D für ein zweites Paar von zu synchronisierenden Getriebeteilen sein, das sich von dem ersten Paar von Getriebeteilen unterscheidet. Ein Paar von zu synchronisierenden Getriebeteilen besteht dabei aus einem Gangrad und einem zugehörigen Sperr- glied.
Die Erfindung besteht weiterhin aus einer Getriebesteuerung zur Steuerung eines synchronisierbaren Getriebes umfassend ein elektronisches Steuergerät, das zur Ausführung eines der vorstehend beschriebenen Verfahren eingerichtet ist. Insbe- sondere kann das Steuergerät zur Ausführung der einzelnen Schritte der vorstehend beschriebenen Verfahren eingerichtet sein.
Die Erfindung besteht weiterhin aus einem synchronisierbaren Getriebe mit einer solchen Getriebesteuerung.
Auf diese Weise könne die Vorteile und Besonderheiten des beschriebenen Verfahrens auch im Rahmen einer Vorrichtung umgesetzt werden.
Die Vorteile und Besonderheiten des im Zusammenhang mit den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Verfahrens können in gleicher Weise im Rahmen der Getriebesteuerung zur Steuerung eines synchronisierbaren Getriebes umgesetzt werden.
Die Vorrichtung und das Verfahren werden im Folgenden anhand beispielhafter Ausführungsformen beschrieben.
Eine schematische Darstellung eines Getriebes mit Vorgelegewelle; ein Gangrad und ein zugehöriges Sperrglied in einer ersten Stellung;
Figur 3 ein Gangrad und ein zugehöriges Sperrglied in einer zweiten Stellung;
Figur 4 ein Gangrad und ein zugehöriges Sperrglied in einer dritten Stellung;
Figur 5 ein Gangrad und ein zugehöriges Sperrglied in einer ersten Stellung; Figur 6 ein Gangrad und ein zugehöriges Sperrglied in einer zweiten Stellung;
Figur 7 ein Gangrad und ein zugehöriges Sperrglied in einer dritten Stellung; Figur 8 eine erste Menge von Betriebszuständen D(x, y) eines synchronisierbaren Getriebes;
Figur 9 eine zweite Menge von Betriebszuständen D(x, y) eines synchronisierbaren Getriebes; und Figur 10 einen zeitlichen Verlauf der Betriebszustände eines synchronisierbaren Getriebes.
In den folgenden Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichartige Teile.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes mit Vorgelegewelle. Das dargestellte Getriebe 44 umfasst eine Eingangswelle 1 , eine Ausgangswelle 2 sowie eine Vorgelegewelle 3, die versetzt zu der Eingangswelle 1 und der Aus- gangswelle 2 angeordnet sein kann. An der Vorgelegewelle 3 sind ein erstes Zahnrad 4, ein zweites Zahnrad 5, ein drittes Zahnrad 6, ein viertes Zahnrad 7 und ein fünftes Zahnrad 8 vorgesehen, die jeweils drehfest mit der Vorgelegewelle 3 verbunden sind. An der Eingangswelle 1 ist ein erstes Loserad 9 vorgesehen. Das Loserad 9 kann mithilfe eines ersten Sperrgliedes 21 über ein erstes Gangrad 15 drehfest mit der Eingangswelle 1 gekoppelt sein. Die Eingangswelle 1 kann weiterhin über das erste Sperrglied 21 und ein zweites Gangrad 16 mit einem zweiten Loserad 10 drehfest gekoppelt sein. Auf der dem zweiten Gangrad 16 gegenüberliegenden Seite des zweiten Loserades 10 ist ein drittes Gangrad 17 angeordnet, das zusammen mit einem zweiten Sperrglied 22 das zweite Loserad 10 drehfest an die Ausgangswelle 2 koppeln kann. An der Ausgangswelle 2 sind weiterhin ein drittes Loserad 1 1 , ein viertes Loserad 12 sowie ein fünftes Loserad 13 angeordnet. Das dritte Loserad 1 1 ist über ein viertes Gangrad 18 und das zweite Sperrglied 22 drehfest mit der Ausgangswelle 2 koppelbar. Das vierte Loserad 12 ist über ein fünftes Gangrad 19 und ein drittes Sperrglied 23 drehfest mit der Ausgangswelle 2 koppelbar. Das fünfte Loserad 13 ist über ein sechstes Gangrad 20 und das dritte Sperrglied 23 ebenfalls drehfest mit der Ausgangswelle 2 koppelbar. Eine Verzahnung des ersten Zahnrades 4 befindet sich im ständigen Eingriff mit einer Verzahnung des ersten Loserades 9. Eine Verzahnung des zweiten Zahnrades 5 befindet sich im ständigen Eingriff einer Verzahnung des zweiten Loserades 10. Weiterhin befinden sich eine Verzahnung des dritten Zahnrades 6 im ständigen Eingriff mit einer Verzahnung des dritten Loserades 1 1 und eine Verzahnung des vierten Zahnrades 7 im ständigen Eingriff mit einer Verzahnung des vierten Loserades 12. Eine Verzahnung des fünften Zahnrades 8 befindet sich im ständigen Eingriff mit einer Verzahnung eines Zwischenrades 14, wobei die Verzahnung des Zwischenrades 14 wiederum im ständigen Eingriff mit einer Verzahnung des fünften Loserades 13 steht.
Mit dem dargestellten Getriebe 44 sind sechs verschiedene Vorwärtsgänge sowie zwei Rückwärtsgange realisierbar, wobei die Umkehrung der Drehrichtung der Ausgangswelle 2 über das Zwischenrad 14 realisiert ist. Das dargestellte Getriebe 44 ist über Synchronringe 24 zwischen dem ersten Sperrglied 21 und dem ersten Gangrad 15 sowie zwischen dem ersten Sperrglied 21 und dem zweiten Gangrad 16 eingangsseitig synchronisiert. Ausgangsseitig ist das dargestellte Getriebe 44 über eine Bremseinrichtung 25 synchronisiert, die als gemeinsame Synchronisiereinrichtung für das zweite Loserad 10, das dritte Loserad 1 1 , die vierte Loserad 12 und das fünfte Loserad 13 gegenüber der Ausgangswelle 2 dient. Das erste Sperrglied 21 kann über eine erste Schalteinrichtung 26 von einem elektronischen Steuergerät 36 ansteuerbar sein. Das zweite Sperrglied 22 kann über eine zweite Schalteinrichtung 27 von dem elektronischen Steuergerät 36 ansteuerbar sein. Weiterhin kann das dritte Sperrglied 23 über eine dritte Schalteinrichtung 28 von dem elektronischen Steuergerät 36 ansteuerbar sein. Der Schaltzustand des ersten Sperrgliedes 21 kann über eine erste Sensoreinrichtung 29 von dem elektronischen Steuergerät 36 überwacht werden. Ebenso kann eine zweite Sensoreinrichtung 30 die Schaltstellung des zweiten Sperrgliedes 22 überwachen während eine dritte Sensoreinrichtung 31 den Schaltzustand des dritten Sperrgliedes 23 überwachen kann. Die von der ersten Sensoreinrichtung 29, der zweiten Sensoreinrichtung 30 und der dritten Sensoreinrichtung 31 ermittelten Messwerte oder Daten können zur Auswertung an das elektronische Steuergerät 36 übermittelt werden. Je nach Bedarf kann weiterhin eine vierte Sensoreinrichtung 32 zur Erfassung einer Drehzahl der Eingangswelle 1 vorgesehen und mit dem elektronischen Steuergerät 36 gekoppelt sein. Exemplarisch dargstellt ist weiterhin eine fünfte Sensoreinrichtung 33, zur Ermittlung einer Drehzahl des dritten Loserades 1 1 . Aufgrund der festen Verzahnung zwischen dem dritten Loserad 1 1 und dem dritten Zahnrad 6 kann über die fünfte Sensoreinrichtung 33 auch die Drehzahl der Vorgelegeschwelle 3 ermittelt werden. Eine sechste Sensoreinrichtung 34 dient schließlich der Ermittlung einer Drehzahl der Ausgangswelle 2. Weitere nicht explizit dargestellte Sensoreinrichtun- gen zu Erfassung unterschiedlicher Drehzahlen einzelner Teile des Getriebes 44 können je nach Bedarf vorgesehen sein. Zusätzliche ebenfalls nicht dargestellte Sensoren, die beispielsweise der Erfassung der räumlichen Position einzelner Teile des Getriebes oder des Abstandes zwischen einzelnen Teilen des Getriebes dienen können, können ebenfalls je nach Bedarf vorgesehen sein. Die von sämtlichen Sensoreinrichtungen 29, 30, 31 , 32, 33, 34 ermittelten Messwerte oder Daten können an das elektronische Steuergerät 36 übermittelt werden. Das Steuergerät 36 kann über einen Anschluss 35 an einen Fahrzeugbus gekoppelt sein. Das Steuergerät 36 kann weiterhin aufgrund von über die Sensoreinrichtungen 29, 30, 31 , 32, 33 und 34 und über den Anschluss 35 übertragenen Daten einen optimalen Gang ermitteln und selbsttätig einlegen. Eine manuelle Gangauswahl kann ebenfalls möglich sein. Die erste Sensoreinrichtung 29, die zweite Sensoreinrichtung 30 und die dritte Sensoreinrichtung 31 können beispielsweise Sensoren zur Positionsbestimmung der jeweiligen Sperrglieder umfassen. Im Defektfall, das heißt beim Blockieren eines Sperrgliedes, kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät aus den verbleibenden wählbaren Gängen den geeignetsten auswählen kann.
Das erste Sperrglied 21 kann beispielsweise drei unterschiedliche Schaltstellungen aufweisen. In einer ersten Schaltstellung des ersten Sperrgliedes 21 kann die Eingangswelle 1 sowohl von dem ersten Loserad 9 als auch von dem zweiten Loserad 10 entkoppelt sein. In einer zweiten Schaltstellung des ersten Sperrgliedes 21 kann die Eingangswelle 1 drehfest mit dem ersten Loserad 9 gekoppelt sein, so dass das zweite Loserad 10, das dritte Loserad 1 1 , das vierte Loserad 12 und das fünfte Loserad 13 über die Vorgelegewelle 3 mit den darauf drehfest angeordneten Zahnrädern 5, 6, 7 und 8 angetrieben werden. In einer dritten Schaltposition des ersten Sperrgliedes 21 , die auch in Figur 1 dargestellt ist, ist die Eingangswelle 1 drehfest mit dem zweiten Loserad 10 gekoppelt. Auch in dieser Schaltposition werden andere Loseräder 4, 6, 7 und 8 über die Vorgelegewelle 3 angetrieben. Die erste Schaltstellung, die einer Neutralstellung entspricht, kann je nach Bedarf auch entfallen, so dass nur zwei verschiedene Schaltstellungen des ersten Sperrgliedes 21 vorzusehen sind. Durch die Auswahl der jeweiligen Schaltstellungen des zweiten Sperrgliedes 22 und des dritten Sperrgliedes 23, die jeweils wiederum drei unterschiedliche Schaltpositionen aufweisen, kann die Übersetzung des Getriebes 44 in üblicher Weise ausgewählt sein. Dargestellt ist eine erste Schaltposition des zweiten Sperrgliedes 22, in der sowohl das zweite Loserad 10 als auch das dritte Loserad 1 1 gegenüber der Ausgangswelle 2 frei drehbar ist. Dargestellt ist weiter das dritte Sperrglied 23 in einer Schaltstellung in der das vierte Loserad 12 drehfest an die Ausgangswelle 2 gekoppelt ist während das fünfte Loserad 13 gegenüber der Ausgangswelle 2 frei drehbar ist. Das in Figur 1 dargestellte Getriebe 44 leitet daher einen von der Eingangswelle 1 ausgehenden Kraftfluss zunächst über das zweite Loserad 10 und das zweite Zahnrad 5 auf die Vorgelegewelle 3 und von dort über das vierte Zahnrad 7 und das vierte Loserad 12 auf die Ausgangswelle 2.
Um ein ruhiges, komfortables und ruckfreies Schalten zu ermöglichen und um die Lastwechsel beim Wechseln des Ganges zu reduzieren, wird nach einem anfänglichen Unterbrechen des Kraftflusses eine Drehzahldifferenz zwischen drehfest zu koppelnden Getriebeteilen, beispielsweise einem der Loseräder 9, 10, 1 1 , 12, 13 und einem der Sperrglieder 21 , 22 , 23, üblicherweise während einer Synchronisie- rungsphase zunächst reduziert, bevor das drehfeste Koppeln tatsächlich erfolgt.
Beispielsweise kann die Synchronisierung über Synchronringe 24 erfolgen, wie dies im Zusammenhang mit dem ersten Loserad 9, dem zweiten Loserad 10 und dem ersten Sperrglied 21 in Figur 1 dargestellt ist. Das erste Sperrglied 21 ist in axialer Richtung verschiebbar drehfest auf der Eingangswelle 1 angeordnet. Das erste Sperrglied 21 kann beispielsweise in Form einer herkömmlichen Schaltmuffe ausgebildet sein, welche eine Verzahnung an ihrer Außenseite oder ihrer Innenseite aufweisen kann. Zur drehfesten Kopplung des ersten Sperrgliedes 21 kann dieses durch Verschiebung in axialer Richtung in Eingriff mit einer zugeordneten Innenver- zahnung oder einer zugeordneten Außenverzahnung des ersten Gangrades 15 oder des zweiten Gangrades 16 gebracht werden. Die erste Berührung zwischen dem jeweiligen Gangrad 15, 16 und dem ersten Sperrglied 21 erfolgt dabei über den Synchronring 24, der mithilfe von Reibung eine etwaig vorhandenen Drehzahldiffe- renz zwischen der Verzahnung des Gangrades 15, 16 und der Verzahnung des ersten Sperrgliedes 21 abbaut. Erst nach dem Abbau der Drehzahldifferenz erfolgt das eigentliche drehfeste Koppeln.
Die von dem elektronischen Steuergerät 36 angesteuerte Bremseinrichtung 25 stellt eine gemeinsame Synchronisierungsvorrichtung für das zweite Sperrglied 22 und das dritte Sperrglied 23 dar. Die Bremseinrichtung 25 kann eine Synchronisierung beispielsweise bei Schaltvorgängen unterstützen, bei denen das dritte Gangrad 17, das vierte Gangrad 18, das fünfte Gangrad 19 und das sechste Gangrad 20 beteiligt sind. Durch das Abbremsen der Vorgelegewelle 3 kann eine Drehzahldifferenz zwischen dem zweiten Loserad 10, dem dritten Loserad 1 1 , dem vierten Loserad 12 und dem fünften Loserad 13 und der Ausgangswelle 2 abgebaut werden. Das Synchronisieren des ersten Loserades 9 und des zweiten Loserades 10 gegenüber der Eingangswelle 1 über die Synchronringe 24 kann unabhängig von einer Synchronisierung des zweiten Loserades 10 des dritten Loserades 1 1 , des vierten Loserades 12 und des fünften Loserades 13 gegenüber der Ausgangswelle 2 sein, die mithilfe der Bremseinrichtung 25 erfolgt. Das Betätigen der Bremseinrichtung 25 wirkt sich jedoch auch auf die Synchronisierung des ersten Sperrgliedes 21 mit dem ersten Loserad 9 oder dem zweiten Loserad 10 aus. Die Synchronisierung über die Bremseinrichtung 25 kann durch einen Betriebszustand S(x, y) charakterisiert sein, wobei eine erste Größe x, die beispielsweise eine Drehzahldifferenz Δη zwischen dem jeweiligen Gangrad 17, 18, 19, 20 und dem jeweiligen zugeordneten Sperrglied 22, 23 sein kann, und eine zweite Größe y, die beispielsweise ein synchronisierendes Drehmoment M sein kann, verwendet werden können. Eine Menge D(x, y) von synchronisierten Betriebszuständen kann definiert werden, in denen das Steuerge- rät versuchen kann, die zuvor synchronisierten Getriebeteile drehfest zu koppeln. Das Verfahren zur Synchronisierung wird im Zusammenhang mit den folgenden Figuren genauer beschreiben.
Die Anwendung des beschriebenen Verfahrens ist nicht auf das in Figur 1 darge- stellte Getriebe 44 begrenzt. Das beschriebene Verfahren ist vielmehr zusammen mit einem beliebigen Getriebe mit wenigstens einer gemeinsamen Synchronisie- rungseinrichtung nutzbar, wobei die Synchronisierung von mehreren Kupplungen, das heißt die Anpassung der Bewegung gegeneinander beweglicher Teile, bei wenigstens einigen der möglichen Gangschaltungen, durch die gemeinsame Syn- chronisierungseinrichtung gewährleist werden kann. Insbesondere spielt die Anzahl der Eingangswellen keine Rolle und kann variabel gewählt werden. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, den synchronisierten Betriebszustand über einen Drehzahldifferenzbereich so festzulegen, dass die Schwankungen in dem Antriebstrang nach dem Einkuppeln des Gangrades und das auftretende Schaltgeräusch mög- liehst gering bleiben. Der Drehzahldifferenzbereich kann zu diesem Zweck so festgelegt werden, dass das Überspringen von Lücken zwischen einzelnen Zähnen, bei dem die Zähne des Sperrgliedes und des Gangrades unter erheblichen Verschleiß aneinander entlangschleifen oder -springen nicht vorkommt, und dass die zugehörigen Verzahnungen an dem Gangrad und dem Sperrglied mit den Stirnsei- ten ihrer Zähne möglichst nicht in permanent Kontakt stehen bleiben. Die alleinige Berücksichtigung der Drehzahldifferenz kann jedoch nicht in jedem Fall eine befriedigende Schaltqualität garantieren. Das vorliegend beschriebene Verfahren erlaubt, durch eine verfeinerte Bestimmung des synchronisierten Betriebszustandes deutliche Verbesserungen in der Schaltqualität zu realisieren.
Das in Figur 1 beschriebene Getriebe 44 umfasst eine gemeinsame Synchronisie- rungsvorrichtung in Form der Getriebebremse 25 und eine hiervon unabhängige Synchronisierungsvorrichtung in Form der Synchronringe 24. Bei einem Wechsel zwischen zwei verschiedenen Gängen können zwei voneinander unabhängige Synchronisierungen erforderlich sein. Eine Synchronisierung mithilfe der Getriebebremse 25 und eine weitere Synchronisierung mithilfe der Synchronringe 24. Das Betätigen der Getriebebremse 25 kann jedoch die Synchronisierung durch die Synchronringe 24 stören, da die Getriebebremse 25 über das erste Zahnrad 4 und das zweite Zahnrad 5 auch das zweite Zahnrad 9 und das dritte Zahnrad 10 beein- flusst. Daher wird die Getriebebremse 25 üblicherweise erst betätigt, wenn die Synchronisierung über die Synchronringe 24 abgeschlossen und die synchronisierten Teile des Getriebes 44, hier das erste Gangrad 15 oder das zweite Gangrad 16 und das erste Sperrglied 21 , drehfest gekoppelt sind. Für die Synchronisierung über die Synchronringe 24 ist teilweise analog zu der Synchronisierung über die Getriebebremse 25 ein Betriebszustand S' des weiteren Gangrades und des zugeordne- ten weiteren Sperrgliedes ermittelbar. Das weitere Gangrad kann dann beispielsweise das erste Gangrad 15 oder das zweite Gangrad 16 sein. Das weitere Sperrglied ist dann das zweite Sperrglied 22. Ebenso kann teilweise analog zu der Menge D eine Menge D' der synchronisierten Betriebszustände des weiteren Gangrades und des weiteren Sperrgliedes ermittelt werden, wobei unter synchronisiert im Zusammenhang mit der Menge D' auch gekoppelte oder eingelegte Betriebszustände verstanden werden können, insbesondere wenn die weitere Größe x', einen räumlichen Abstand der zu koppelnden Getriebeteile bezeichnet. Da durch die Synchronisierung mithilfe der Synchronringe 24 auch die Synchronisierung mithilfe der Getriebebremse 25 beeinflusst wird, kann ein Austausch von S und S' sowie von D und D' ebenfalls möglich sein. Durch das zumindest teilweise gleichzeitige Synchronisieren, das heißt durch das Betätigen der Getriebebremse 25 während das Gangrad und das Sperrglied noch nicht drehfest gekoppelt sind, kann das Synchronisieren des Getriebes beschleunigt werden, wenn die Synchronisierung des Gangrades und des Sperrgliedes nicht negativ beeinflusst wird. Dies kann beispielsweise durch eine ausreichend geringe Betätigung der Getriebebremse 25 sichergestellt werden, das heißt durch ein genügend kleines synchronisierendes Drehmoment M. Auch eine geringe Betätigung der Getriebebremse 25 verkürzt die verbleibende Zeit zur Synchronisierung des Gangrades und des zugehörigen Sperrgliedes. Figur 2 zeigt ein Gangrad und ein zugehöriges Sperrglied in einer ersten Stellung. Dargestellt sind das vierte Gangrad 18 und das zweite Sperrglied 22 sowie Zähne 37 der in Eingriff zu bringenden Verzahnungen. Dabei sollen die Zähne 37 des vierten Gangrades 18 und des zweiten Sperrgliedes 22 jeweils in Löchern 53 der gegenüberliegenden Teile zum liegen kommen. Der seitlich angeordnete Pfeil symbolisiert die relative Drehrichtung, das heißt die Drehzahldifferenz Δη des vierten Gangrades 18 gegenüber dem zweiten Sperrglied 22.
Figur 3 zeigt ein Gangrad und ein zugehöriges Sperrglied in einer zweiten Stellung. Die aus der Figur 1 bereits bekannten Teile nähern sich in einer Schließrichtung 39 einander an, bis die Zähne 37 schließlich ineinandergreifen nachdem die vorhandene Drehzahldifferenz Δη abgebaut ist. Auf das in Figur 3 dargestellte zweite Sperrglied 22 wirkt während der Bewegung in der Schließrichtung 39 ein erstes Drehmoment 40, das von der Bremseinrichtung 25 erzeugt wird. Weiterhin wirkt ein zweites Drehmoment 41 , welches alle nicht von der Bremseinrichtung 25 verursachten Drehmomente umfasst, beispielsweise ein durch Reibungsverluste innerhalb des Getriebes 44 verursachtes Drehmoment, sowie ein drittes Drehmoment 42, das an den Stirnseiten der Zähne 37 aufgrund der Reibung durch die Anpresskraft in der Schließrichtung 39 erzeugt wird. Das dritte Drehmoment 42 wirkt entgegen der relativen Drehzahldifferenz Δη des zweiten Sperrgliedes 22 und des vierten Gangrades 18. Wenn die relative Drehzahldifferenz Δη durch das dritte Drehmoment 42 abgebaut ist, bevor die Zähne 37 in die Löcher 53 hineingreifen, so dass die Verzahnung in Eingriff gebracht ist, kann eine permanente Zahn-auf-Zahn-Position entstehen, die beim Einsetzen eines zu übertragenen Kraftflusses zu einem ruckar- tigen Verschieben der Verzahnungen gegeneinander führen kann. Alternativ ist auch ein Neustart des Synchronisierungsvorgangs möglich. Das durch die Bremseinrichtung 25 ausgeübte erste Drehmoment 40 sollte daher so bestimmt sein, dass eine Zahn-auf-Zahn-Position nicht bei verschwindender Drehzahldifferenz Δη eintreten kann. Figur 4 zeigt ein Gangrad und ein zugehöriges Sperrglied in einer dritten Stellung. In Figur 4 ist der Endzustand einer erfolgreichen Synchronisierung dargestellt, bei denen die Verzahnung des zweiten Sperrgliedes 22 in die zugehörige Verzahnung des vierten Gangrades 18 eingreift und ein Kraftfluss übertragen werden kann.
Die Figuren 5, 6 und 7 zeigen ebenfalls jeweils ein Gangrad und einzugehöriges Sperrglied in einer ersten, einer zweiten und einer dritten Stellung. Das in den Figuren 5, 6 und 7 dargestellte vierte Gangrad 18 und das dargestellte zweite Sperrglied 22 unterscheiden sich von den aus den Figuren 1 , 2, 3 und 4 dargestell- ten Gangrädern und Sperrgliedern dadurch, dass anstelle von Zähnen 37 weitere Zähne 38 mit einer unterschiedlichen Profilierung dargestellt sind. Aufgrund des Profils der weiteren Zähne 38 entsteht als Gegenkraft zu der Betätigungskraft in der Schließrichtung 29 eine Kraft 43, die zu einem unerwünschten Überspringen der Löcher 53 unter einer erhöhten Materialermüdung an der Verzahnung 38 führen kann.
Figur 8 zeigt eine erste Menge von Betriebszuständen D(x, y) eines synchronisierbaren Getriebes. Dargestellt auf der x-Achse kann beispielsweise eine Drehzahldifferenz Δη als erste Größe x sein. Dargestellt auf der y-Achse kann beispiels- weise ein synchronisierendes Drehmoment M als zweite Größe y sein. Eine Menge D 45 ist durch eine untere Schwelle di 47 und eine obere Schwelle d2 48 beschränkt. Die untere Schwelle di 47 und die obere Schwelle d2 48 können dementsprechend zulässige Drehzahlabweichungen zwischen einem Sperrglied und dem zugehörigen Gangrad bezeichnen. Die Menge D kann die Menge der Betriebszu- stände S(x, y) bezeichnen, in denen eine Getriebesteuerung des synchronisierbaren Getriebes eine Synchronisierungsphase beendet und den Gang durch das drehfeste Koppeln des Gangrades mit dem zugehörigen Sperrglied einlegt. Wie bereits im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 6 beschrieben wurde, kann die in Figur 8 dargestellte Menge D Betriebszustände S des synchronisierbaren Getriebes umfas- sen, die nicht zu einem ruckfreien oder erfolgreichen drehfesten koppeln führen, beispielsweise durch das Auftreten einer Zahn-auf-Zahn-Position bei verschwindender Drehzahldifferenz Δη.
Figur 9 zeigt eine zweite Menge von Betriebszuständen D(x, y) eines synchro- nisierbaren Getriebes. Im Gegensatz zu der aus Figur 8 bekannten ersten Menge von Betriebzuständen ist die in Figur 9 dargestellte zweite Menge D 45 von Betriebszuständen von einem umlaufenden Rand 49 begrenzt, so dass die zweite Menge D 45 von Betriebszuständen D(x, y) nicht ausschließlich als Funktion der ersten Größe x darstellbar ist. Der Rand 49, der die zweite Menge D 45 von Be- triebszuständen begrenzt, kann beispielsweise definiert sein durch eine Funktion P(x, y), die die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Einlegens des Ganges in einem Betriebspunkt S 46 des synchronisierbaren Getriebes beschreibt. Das Einlegen eines Ganges kann beispielsweise als nicht erfolgreich angesehen werden, wenn eine Zahn-auf-Zahn-Position oder das Überspringen eines Lochs erfolgt. Die Wahrscheinlichkeit hierfür kann durch P(x, y) beschrieben sein. Weiterhin kann eine Funktion T(x, y) herangezogen werden, die das Maximum von Vibrationen in dem Antriebsstrang des Fahrzeugs nach dem Einlegen des Ganges angibt, wobei die Vibrationen insbesondere durch Drehschwingungen verursacht sein können. Der Rand 49 der zweiten Menge D von Betriebszuständen kann dann beispielsweise gegeben sein in der Form
D = { (x, y) | ( P(x, y) > Pmin ) Λ ( T(x, y) < Tmax ) }, wobei Pmin und Tmax vorgebbare Werte darstellen. Die Funktionen P(x, y) und T(x,y) können für ein vorgegebenes Getriebe beziehungsweise einen vorgegebenen Antriebsstrang experimentell oder rechnerisch bestimmt sein. Die so definierte Menge D umfasst dann nur noch die Betriebszustände des Getriebes, bei denen ein drehfestes Koppeln des Gangrades und des zugeordneten Sperrgliedes mit einer Wahrscheinlichkeit größer als Pmin erfolgreich ist und bei denen zusätzlich auch die Vibration im Antriebsstrang kleiner als Tmax bleibt. Die Mengen D und/oder D' können separat für alle zu synchronisierenden Paare von Getriebeteilen ermittelt werden, wobei für unterschiedliche zu synchronisierende Paare von Getriebeteilen auch unterschiedliche Mengen D und/oder D' ermittelt werden können. Weiterhin können zusätzliche Größen, beispielsweise die Fahr- Zeuggeschwindigkeit, bei der Ermittlung der Mengen berücksichtigt werden. Es können beispielsweise für ein Gangrad und ein zugeordnetes Sperrglied mehrere unterschiedliche Mengen D vorgesehen und einem Speicher des elektronischen Steuergerätes 36 abgespeichert werden. Das elektronische Steuergerät 36 kann in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustands des Fahrzeuges, zum Beispiel der Fahrzeuggeschwindigkeit, eine der gespeicherten Mengen D für eine anstehende Synchronisierung auswählen.
Figur 10 zeigt einen zeitlichen Verlauf der Betriebszustände eines synchronisierbaren Getriebes. Dargestellt in Figur 10 ist der Betriebszustand des synchronisierba- ren Getriebes ausgehend von einem Startpunkt 50 bei dem eine Synchronisie- rungsphase eingeleitet wird bis zu einem Endpunkt 52 der in der Menge D 45 von Betriebszuständen eines synchronisierbaren Betriebes liegen kann, bei dem der Kraftfluss durch das Ineinandergreifen der Verzahnung zwischen einem Gangrad und einem zugehörigen Sperrglied hergestellt wird. Ausgehend von dem Startpunkt 50 wird durch das Betätigen der Bremseinrichtung 25 die zweite Größe y erhöht, die beispielsweise das synchronisierende Drehmoment M sein kann, so dass infolge dessen die zweite Größe y ansteigt und zugleich die erste Größe x sinkt, die beispielsweise die Drehzahldifferenz Δη zwischen den zu synchronisierenden Getriebeteilen darstellen kann. Dementsprechend wandert der Betriebszustand S des synchronisierbaren Getriebes entlang der Kurve 51 von dem Startpunkt 50 zu dem Endpunkt 52. Die Steuerung oder Regelung der zweiten Größe y, beispielsweise des von der Bremseinrichtung 25 erzeugten Drehmomentes M kann das Steuergerät des Getriebes übernehmen. Der Betriebszustand S des synchronisierbaren Getriebes muss vom Startpunkt 50 zu einem Punkt innerhalb der Menge D 45 von Betriebszuständen gebracht werden, um das Synchronisieren des Getriebes auch mit einem erfolgreichen drehfesten koppeln abschließen zu können. Das von der Bremseinrichtung aufzubringende Drehmoment kann beispielsweise mithilfe einer zeitlich veränderlichen Rückkopplung C festgelegt sein. Die Rückkopplungsfunktion C kann beispielsweise in der Form
C(t) = F ( D, S [ x(t), y(t) ] ) gegeben sein. Die Funktion F kann dabei eine beliebige dem Fachmann geläufige Rückkopplungsfunktion darstellen, beispielsweise eine der Sliding-Mode-Steuerung zugehörige Funktion.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung der zweiten Größe y auch nach dem Prinzip eines endlichen Automaten erfolgen, wobei der von der ersten Größe x und der zweiten Größe y aufgespannte Raum zunächst diskretisiert und für jeden so festgelegten diskretisierten Bereich beispielsweise experimentell oder rechnerisch ein Wert für die zweite Größe y bestimmt wird, so dass die Annäherung an die Menge D 45 der synchronisierten Betriebszustände des Getriebes beispielsweise möglichst schnell erfolgt. Zur Stabilisierung und/oder zur Verbesserung der Steuerung können beide Verfahren zur Bestimmung der zweiten Größe y auch in geeig- neter Weise miteinander vermischt werden, wobei beispielsweise in periodischen Intervallen die Festlegung der zweiten Größe y gemäß dem endlichen Automaten erfolgt während dazwischen eine zeitlich veränderliche Rückkopplung zur Bestimmung der zweiten Größe y verwendet wird. Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. Bezugszeichenliste
1 Eingangswelle
2 Ausgangswelle
3 Vorgelegewelle
4 erstes Zahnrad
5 zweites Zahnrad
6 drittes Zahnrad
7 viertes Zahnrad
8 fünftes Zahnrad
9 erste Loserad
10 zweites Loserad
1 1 drittes Loserad
12 viertes Loserad
13 fünftes Loserad
14 Zwischenrad
15 erstes Gangrad
16 zweites Gangrad
17 drittes Gangrad
18 viertes Gangrad
19 fünftes Gangrad
20 sechstes Gangrad
21 erstes Sperrglied
22 zweites Sperrglied
23 drittes Sperrglied
24 Synchronring
25 Bremseinrichtung
26 erste Schalteinrichtung
27 zweite Schalteinrichtung 28 dritte Schalteinrichtung
29 erste Sensoreinrichtung
30 zweite Sensoreinrichtung
31 dritte Sensoreinrichtung
32 vierte Sensoreinrichtung
33 fünfte Sensoreinrichtung
34 sechste Sensoreinrichtung
35 Anschluss
36 elektronisches Steuergerät
37 Zahn
38 weiterer Zahn
39 Schließrichtung
40 erstes Drehmoment
41 zweites Drehmoment
42 drittes Drehmoment
43 Kraft
44 Getriebe
45 Menge D
46 Betriebspunkt S
47 untere Schwelle di
48 obere Schwelle d2
49 Rand
50 Startpunkt
51 Kurve
52 Endpunkt
53 Loch

Claims

4068_K Ansprüche
1 . Verfahren zum Synchronisieren eines synchronisierbaren Getriebes (44) umfassend das Ermitteln einer als Funktion f einer Drehzahldifferenz Δη zwischen einem Gangrad (17, 18, 19, 20) und einem zugeordneten Sperrglied (22, 23) des Getriebes (44) darstellbaren ersten Größe x und das Ermitteln einer als Funktion g eines synchronisierenden Drehmoments M darstellbaren zweiten
Größe y, und das drehfeste Koppeln des Gangrades (17, 18, 19, 20) mit dem zugeordneten Sperrglied (22, 23), unter Berücksichtigung der ersten Größe x und der zweiten Größe y.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gangrad (17, 18, 19, 20) und das zugeordnete Sperrglied (22, 23) drehfest gekoppelt werden, wenn ein von der ersten Größe x und der zweiten Größe y abhängiger aktueller Betriebszustand S des Gangrades und des zugeordneten Sperrgliedes in einer Menge D von vorbestimmbaren synchronisierten Betriebszuständen des Gangrades (17, 18, 19, 20) und des zugeordneten Sperrgliedes (22, 23) liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge D nicht in einer Form
D(x, y) = { (x, y) | (di < x V di < x) Λ (x < d2 V x < d2) mit di < d2 } darstellbar ist, wenn x die Drehzahldifferenz Δη und y das synchronisierende Drehmoment M sind.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Größe x' zwischen einem weiteren Gangrad (15, 16) und einem zugeordneten weiteren Sperrglied (21 ) des Getriebes (44) ermittelt wird, dass zum Schalten des Getriebes das weitere Gangrad (15, 16) und das weitere Sperrglied (21 ) drehfest gekoppelt werden, dass eine Zeit t-ι ermittelt wird, die ausgehend vom aktuellen Betriebszustand S des Gangrades (17, 18, 19, 20) und des zugeordneten Sperrgliedes (22,
23) zum Erreichen der Menge D von synchronisierten Betriebszuständen des Gangrades (17, 18, 19, 20) und des zugeordneten Sperrgliedes (22, 23) benötigt wird, - dass eine zweite Zeit t2 ermittelt wird, die zur Überführung des weiteren Gangrades (15, 16) und des weiteren Sperrglieds (21 ) aus einem Betriebszustand S' des weiteren Gangrades (15, 16) und des weiteren Sperrgliedes (21 ) in eine Menge D' von synchronisierten Betriebszuständen des weiteren Gangrades (15, 16) und des zugeordneten weiteren Sperrgliedes (21 ) benö- tigt wird, und dass die zweite Größe y erst auf einen von Null verschiedenen Wert gesetzt wird, wenn t-ι > t2 ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Größe y betragsmäßig beschränkt wird, solange ein Abstand des Betriebszustands S' des weiteren Gangrades (15, 16) und des zugeordneten weiteren Sperrgliedes (21 ) zu der Menge D' von synchronisierten Betriebszuständen des weiteren Gangrades (15, 16) und des zugeordneten weiteren Sperrgliedes (21 ) größer als ein vorgebbarer Schwellenwert Δ ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Betriebszustand S durch eine Steuerung oder Regelung der zweiten Größe y in einen von der Menge D umfassten synchronisierten Betriebszustand gebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung oder Regelung des aktuellen Betriebszustandes S durch eine zeitlich veränderliche Rückkopplung C(t) realisiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung oder Regelung des aktuellen Betriebszustandes S als ein endlicher Automat realisiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Menge D von vorbestimmbaren synchronisierten Betriebszuständen des Gangrades (17, 18, 19, 20) und des zugeordneten Sperrgliedes (22, 23) neben der ersten Größe x und der zweiten Größe y zumindest eine weitere Größe berücksichtigt wird, die von der ersten Größe x und der zweiten Größe y unabhängig ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge D von vorbestimmbaren synchronisierten Betriebszuständen des Gangrades (17, 18, 19, 20) und des zugeordneten Sperrgliedes (22, 23) für verschieden Paare von Gangrädern (17, 18, 19, 20) und Sperrgliedern (22, 23) unab- hängig voneinander bestimmt wird.
1 1 . Getriebesteuerung zur Steuerung eines synchronisierbaren Getriebes (44) umfassend ein elektronisches Steuergerät (36), das zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 eingerichtet ist.
12. Synchronisierbares Getriebe (44) mit einer Getriebesteuerung nach Anspruch 1 1 .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113167377A (zh) * 2018-12-03 2021-07-23 采埃孚股份公司 用于确定形状配合式换挡元件的两个换挡元件半部之间的调节行程范围的方法和控制器

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016225063A1 (de) * 2016-12-15 2018-06-21 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Gruppengetriebes
SE543707C2 (en) * 2019-05-17 2021-06-22 Scania Cv Ab Method and arrangement for controlling a vehicle powertrain to overcome, or avoid, a cog-to-cog condition

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10014879A1 (de) * 2000-03-24 2001-10-11 Volkswagen Ag Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes bzw. der Motordrehzahl eines Doppelkupplungsgetriebes
EP1316463A2 (de) * 2001-11-29 2003-06-04 Hitachi, Ltd. Getriebesteuerungsvorrichtung und -verfahren eines Fahrzeugs
WO2004070232A1 (de) 2003-02-08 2004-08-19 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur steuerung und regelung einer getriebebremse eines als vorgelegegetriebe ausgebildeten automatgetriebes
WO2005003601A1 (de) 2003-07-05 2005-01-13 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur steuerung und regelung einer getriebebremse in einem kraftfahrzeug-automatgetriebe
WO2006032317A1 (de) * 2004-09-22 2006-03-30 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur erweiterung der funktion einer getriebebremse
EP2249062A1 (de) * 2009-05-08 2010-11-10 ZF Friedrichshafen AG Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3294230B2 (ja) * 2000-02-22 2002-06-24 株式会社日立製作所 自動車用制御装置，自動車の制御方法，変速機

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10014879A1 (de) * 2000-03-24 2001-10-11 Volkswagen Ag Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes bzw. der Motordrehzahl eines Doppelkupplungsgetriebes
EP1316463A2 (de) * 2001-11-29 2003-06-04 Hitachi, Ltd. Getriebesteuerungsvorrichtung und -verfahren eines Fahrzeugs
WO2004070232A1 (de) 2003-02-08 2004-08-19 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur steuerung und regelung einer getriebebremse eines als vorgelegegetriebe ausgebildeten automatgetriebes
WO2005003601A1 (de) 2003-07-05 2005-01-13 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur steuerung und regelung einer getriebebremse in einem kraftfahrzeug-automatgetriebe
WO2006032317A1 (de) * 2004-09-22 2006-03-30 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur erweiterung der funktion einer getriebebremse
EP2249062A1 (de) * 2009-05-08 2010-11-10 ZF Friedrichshafen AG Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113167377A (zh) * 2018-12-03 2021-07-23 采埃孚股份公司 用于确定形状配合式换挡元件的两个换挡元件半部之间的调节行程范围的方法和控制器
CN113167377B (zh) * 2018-12-03 2022-06-14 采埃孚股份公司 用于确定形状配合式换挡元件的两个换挡元件半部之间的调节行程范围的方法和控制器

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