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Dokumentenidentifikation DE10228215A1 11.03.2004
Titel Vorrichtung zur Erfassung einer Drehmoment-Richtung in einem Antriebsstrang
Anmelder ZF FRIEDRICHSHAFEN AG, 88046 Friedrichshafen, DE
Erfinder Gierer, Georg, 88079 Kressbronn, DE;
Schiele, Peter, Dipl.-Ing., 88079 Kressbronn, DE;
Popp, Christian, Dipl.-Ing., 88079 Kressbronn, DE;
Allgaier, Bernd, Dipl.-Ing., 88079 Kressbronn, DE;
Steinhauser, Klaus, Dipl.-Ing., 88079 Kressbronn, DE;
Schwemer, Christian, Dipl.-Ing., 88048 Friedrichshafen, DE
DE-Anmeldedatum 25.06.2002
DE-Aktenzeichen 10228215
Offenlegungstag 11.03.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.03.2004
IPC-Hauptklasse G01L 3/02
IPC-Nebenklasse F16H 59/16   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung einer Drehmoment-Richtung in einem Antriebsstrang mit einem Getriebe, wobei die tatsächliche Drehmoment-Richtung aus einer gemessenen drehmomentbedingten axialen Verschiebung oder einer gemessenen drehmomentbedingten Winkelverschiebung eines Getriebe-Bauteils bestimmt wird, insbesondere aus einer axialkraftbedingten Verschiebung eines drehmomentübertragenden schrägverzahnten Zahnrades oder aus einer Winkelverschiebung einer Mitnahmeprofilflanke innerhalb einer formschlüssigen Fügestelle zweier drehmomentführender Schaltelement-Bauteile.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung einer Drehmoment-Richtung in einem Antriebsstrang mit einem Getriebe, wobei die tatsächliche Drehmoment-Richtung aus einer gemessenen drehmomentbedingten axialen oder einer gemessenen drehmomentbedingten Winkelverschiebung eines Getriebe-Bauteils bestimmt wird.

Zur Erfassung von Drehmomenten, die in ein Bauteil – beispielsweise in ein Getriebe – eingeleitet werden, sind mehrere System bekannt. Häufig eingesetzt werden Drehmoment-Meßnaben, bei denen die Torsion eines Nabenabschnittes unter Drehmomentbelastung über fest mit dem Nabenabschnitt verbundene Dehnungsmeßstreifen elektrisch gemessen und hieraus über bekannte Werkstoffdaten dieses Nabenabschnittes auf den Betrag des eingeleiteten Drehmomentes geschlossen wird. Die Spannungsversorgung der Dehnungsmeßstreifen und die Meßsignale werden hierbei üblicherweise über Schleifringe oder auch induktiv von dem Nabenabschnitt, auf dem die Dehnungsmeßstreifen abgeordnet sind, auf ein nicht rotierendes äußeres Bauelement der Drehmoment-Meßnabe übertragen und von dort in eine elektronische Auswerteeinheit, die als Ausgangssignal ein Drehmoment liefert. In nachteiliger Weise sind Bauraumbedarf und Kosten solcher Drehmoment-Meßnaben hoch, insbesondere bei hohen Anforderungen an die Genauigkeit des Meßwertes.

Weiterhin sind Systeme zur Drehmomenterfassung bekannt, bei denen auf einer Meßwelle definierter Torsionssteifigkeit in einem definierten axialen Abstand zueinander zwei Drehzahlsensoren angeordnet sind. Bei einer Drehmomentbelastung der Meßwelle wird das anliegende Drehmoment aus dem Phasenversatz zwischen den Drehzahlsignalen der beiden Drehzahlsensoren berechnet. Insbesondere der axiale Bauraumaufwand einer solchen Drehmoment-Erfassungsvorrichtung ist hoch, ebenso die Kosten für die beiden Sensoren und die Meßwelle.

In der DE 196 33 380 A1 wird eine Drehmoment-Erfassungsvorrichtung vorgeschlagen, die ebenfalls nach dem Meßprinzip Phasenversatz zwischen zwei Rotationselementen arbeitet. Hierzu ist das erste Rotationselement mit einer Eingangswelle, über die das zu bestimmende Drehmoment eingeleitet wird, verbunden. Das zweite Rotationselement ist koaxial zu dem ersten Rotationselement angeordnet und mit einer Ausgangswelle der Drehmoment-Erfassungsvorrichtung verbunden. Die Verbindung zwischen beiden Wellen wird über ein elastisches Element hergestellt, das sich gemäß dem darauf wirkenden Drehmoment verformt. Durch diese Verformung werden die beiden Rotationselemente gegeneinander verdreht. Infolge ihrer engen räumlichen Zuordnung können beide Rotationselemente mit Hilfe eines einzigen Sensors abgetastet werden, der ein Ausgangssignal liefert, welches die Oberflächenstruktur der beiden Rotationselemente abbildet. Durch Auswertung der zeitlichen Verschiebung im Signal des Sensors wird in einer nachfolgenden Auswerteeinrichtung das Drehmoment, das auf das elastische Element zwischen den beiden Wellen der Drehmoment-Erfassungsvorrichtung wirkt, berechnet. Das elastische Element kann aus demselben Material bestehen wie die Welle, es kann auch als Feder zwischen den beiden Rotationselementen ausgeführt sein.

Aus der DE 197 37 626 C2 schließlich ist ein System zur Erfassung eines Antriebsdrehmomentes eines Wandler-Automatgetriebes bekannt geworden, bei dem das Antriebsdrehmoment aus dem Stützmoment des Drehmomentwandlers berechnet wird. Bekanntlich weist ein üblicher Drehmomentwandler einen hydraulischen Kreislauf auf mit einem angetrieben Pumpenrad, einem Turbinenrad als Abtrieb und einem Leitrad zur Drehmomentüberhöhung, wobei sich das Leitrad über einen Freilauf an dem Automatgetriebegehäuse abstützt. Die DE 197 37 626 C2 schlägt vor, zwischen dem Freilauf des Leitrades und dem Automatgetriebegehäuse eine Meßwelle anzuordnen. Die Meßwelle überträgt das Stützmoment des Leitrades auf eine drehelastische hydraulische Meßeinrichtung, aus derem Verschwenkwinkel ein drehmomentäquivalentes hydraulisches Signal generiert wird. Das so beschriebene System zur Drehmomenterfassung setzt das Vorhandensein eines Drehmomentwandlers voraus und liefert nur Drehmomentwerte, solange das Antriebsmoment über den hydraulischen Kreislauf des Wandlers übertragen wird und sich der Wandler im Zugbetrieb befindet, also die Pumpendrehzahl des Wandlers größer ist als die Turbinendrehzahl.

Für bestimmte Steuerungs- oder Regelungsaufgaben innerhalb eines Getriebes genügt anstelle der genauen Kenntnis des tatsächlich anliegenden Drehmomentes die Kenntnis einer tatsächlichen Drehmoment-Richtung. Zur Steuerung eines Kupplungsdruckes beispielsweise wird üblicherweise zwischen „Zug- und Schub-Schaltungen" unterschieden, also zwischen Schaltungen, bei denen das von der Kupplung zu übertragene Drehmoment entweder in ein – aus Richtung eines Antriebsmotor des Getriebes gesehen angeordnetes – Eingangselement der Kupplung oder in ein Ausgangselement der Kupplung eingeleitet wird. Aus der EP 0 760 066 B1 beispielsweise ist ein Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes bekannt, bei dem die Drehmoment-Richtung innerhalb eines Schaltelementes bei einer Schaltung über eine empirisch gewonnene und in einem Getriebesteuergerät gespeicherte schaltungsspezifische Kennlinie geschätzt wird. Diese Kennlinie enthält eine Zuordnung von theoretischen Betriebspunkten des Getriebes zur Schaltungsart, wobei die Betriebspunkte durch einen aktuellen Leistungswunsch des Fahrers und eine aktuelle Eingangsdrehzahl des Getriebes bzw. des Schaltelementes definiert sind. Der Betriebspunktbereich oberhalb der Kennlinie stellt den Zugbereich und der Betriebspunktbereich unterhalb der Kennlinie den Schubbereich dar. Für den Fachmann ist klar, daß dieses Verfahren zum einen einen gewissen Applikationsbedarf erfordert und zu anderen aufgrund des nur empirisch berücksichtigen Fahrwiderstands (ohne Störgrößen wie beispielsweise tatsächliche Fahrzeugmasse oder Steigungswinkel) nur relativ ungenau sein kann. Infolge dessen eignet sich ein derartiges Verfahren auch nicht zur Drucksteuerung eines Schaltelementes als Rückrollverhinderung, als sogenannter „Hillholder", eines Getriebes, da hierbei eine sehr präzise Kenntnis der tatsächlichen Drehmoment-Richtung im Antriebsstrang erforderlich ist, um ein Wegrollen des Fahrzeugs in ungewolltes Fahrtrichtung sicher vermeiden zu können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein universell einsetzbares kostengünstiges System zur Erfassung einer Drehmoment-Richtung darzustellen, mit geringem Bauaufwand und geringen Bauraumbedarf, sowie mit einer für einen Hillholder tauglichen Genauigkeit der Ausgangsgröße.

Erfindungsgemäß gelöst wird die Aufgabe mit einer die Merkmale des Hauptanspruchs aufweisende Vorrichtung zur Erfassung der Drehmoment-Richtung. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es wird also vorgeschlagen, die tatsächliche Drehmoment-Richtung in einem Antriebsstrang mit einem Getriebe aus einer gemessenen drehmomentbedingten axialen Verschiebung oder einer gemessenen drehmomentbedingten Winkelverschiebung eines Getriebe-Bauteils zu bestimmen, insbesondere aus einer axialkraftbedingten Verschiebung eines drehmomentübertragenden schrägverzahnten Zahnrades oder aus einer Winkelverschiebung einer Mitnahmeprofilflanke innerhalb einer formschlüssigen Fügestelle zweier drehmomentführender Getriebe-Bauteile.

Der Erfindung liegt einerseits die Kenntnis zugrunde, daß die an einem schrägverzahnten Zahnrad auftretende aktuelle Axialkraft F_ax eine Funktion des Schrägungswinkels beta der Schrägverzahnung und eine Funktion der aktuell übertragenen Umfangskraft F_t, die an dem wirksamen Radius r des Zahneingriffs in das Zahnrad eingeleitet wird, ist. Dabei ist die Umfangskraft F_t eine Funktion des eingeleiteten Drehmomentes Md. Im Idealfall, also insbesondere bei einer fehlerfreien, starren Verzahnung, gleichmäßigen und günstigen Schmierbedingungen, sowie konstanten Festigkeitswerten gilt: Md = F_t·r = (F_ax/tan(beta))·r

Eine Richtungsänderung des in das schrägverzahnte Zahnrad eingeleiteten Drehmomentes wird also in jedem Fall auch eine Richtungsänderung der aus dem Drehmoment resultierenden Axialkraft des Zahnrades hervorrufen. Infolge eines obligatorischen axialen Lagerspiels des schrägverzahnten Zahnrades führt diese veränderte Axialkraftrichtung wiederum zu einer – wenn auch betragsmäßig geringen – axialen Verschiebung des Zahnrades.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, diese axiale Bewegung des schrägverzahnten Zahnrades über eine vergleichsweise einfache Sensorik zu messen und als Signal einer Drehmoment-Richtung des in das Zahnrad eingeleiteten Drehmomentes auszuwerten. Beispielsweise kann die Sensorik als einfacher elektrischer Schaltkontakt oder als einfacher Abstandssensor ausgeführt sein. In besonders vorteilhafter Weise ist das derart bestimmte Signal auch hochdynamisch sehr genau und kann als Eingangsgröße in nachgeschalteten Steuergeräten weiterverarbeitet werden, beispielsweise in einem Getriebsteuergerät zur Steuerung oder Regelung eines oder mehrerer Schaltelemente im Rahmen einer Hillholder-Funktion.

Der Fachmann wird die Sensorik zur Bestimmung der Drehmoment-Richtung des in das schrägverzahnte Zahnrad eingeleiteten Drehmomentes in geeigneter Weise möglichst in unmittelbarer räumlichen Nähe des Zahnrades anordnen. Selbstverständlich wird der Fachmann gegebenenfalls auch zum schrägverzahnten Zahnrad benachbarte Bauelemente, die sich infolge der Axialkraft des schrägverzahnten Zahnrad ebenfalls axial verschieben, beispielsweise ein Planetenträger eines schrägverzahnten Planetenradsatzes, in die Vorrichtung zur Bestimmung der Drehmoment-Richtung in geeigneter Weise mit einbeziehen.

Der Erfindung liegt anderseits auch die Kenntnis zugrunde, daß in einer Fügestelle zweier formschlüssig verbundener drehmomentführender Bauelemente aus fertigungstechnischen Gründen üblicherweise ein gewisses Verdrehspiel zwischen den Mitnahmeprofilen der beiden Bauelemente vorhanden ist, beispielsweise ein radiales Verzahnungsspiel zweier Zahnräder eines Getriebes oder ein Radialspiel von Lamellen in einem Lamellenträger eines drehmomentführenden Schaltelementes.

Eine Richtungsänderung des in die Fügestelle der formschlüssig miteinander verbundenen Bauelemente eingeleiteten Drehmomentes wird also stes zu einem Wechsel der Anlageflanke des Mitnahmeprofils innerhalb der Fügeverbindung führen, sofern dies nicht durch sekundäre Maßnahmen – wie beispielsweise einen dem Formschluß überlagerten Kraftschluß bei einem drehmomentführenden Schaltelement – unterbunden wird.

Erfindungsgemäß kann auch diese radiale Bewegung innerhalb der formschlüssigen Bauteilverbindung über eine vergleichsweise einfache Sensorik gemessen und als Signal einer Drehmoment-Richtung des in formschlüssige Bauteilverbindung eingeleiteten Drehmomentes ausgewertet werden.

Ähnlich wie bei der Messung der axialen Bewegung eines schrägverzahnten Zahnrades bei Drehmoment-Richtungsumkehr, kann die Sensorik auch für die Messung der radialen Bewegung innerhalb der formschlüssigen Bauteilverbindung beispielsweise als einfacher elektrischer Schaltkontakt oder als einfacher Abstandssensor ausgeführt sein. In besonders vorteilhafter Weise ist das derart bestimmte Signal ebenfalls hochdynamisch sehr genau und als Eingangsgröße in nachgeschalteten Steuergeräten weiterverarbeitbar, beispielsweise in einem Getriebsteuergerät zur Steuerung oder Regelung eines oder mehrerer Schaltelemente im Rahmen einer Hillholder-Funktion.

Der Lösezeitpunkt eines Hillholders kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch sehr präzise bestimmt werden, daß solange wie ein Kraftfahrzeug an einer Steigung steht und das Hangabtriebsmoment des Kraftfahrzeugs größer ist als das Motormoment des Antriebsmotors, ein im Drehmomentfluß liegendes Bauteil stets an einer definierten Bauteilflanke anliegt, und daß ein Flankenwechsel an diesem Bauteil genau dann eintritt, wenn das Motormoment das Hangabtriebsmoment übersteigt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Anwendungsbeispiels als Drehmoment-Richtungssensor für einen „Hillholder" eines Automatgetriebes näher erläutert.

Es zeigen:

1 ein Getriebeschema eines beispielhaften verblockbaren Getriebes und

2 eine Schaltlogik des Getriebes gemäß 1.

1 zeigt nun ein Getriebeschema eines beispielhaften Getriebes eines Fahrzeug-Antriebsstrangs. Der vereinfacht dargestellte Antriebsstrang umfaßt einen Antriebsmotor 1, eine Automatgetriebe 2 und eine Achse 11. Der Antriebsmotor 1 ist über eine Antriebswelle 3 mit dem Automatgetriebe 2 verbunden. Ein von dem Antriebsmotors 1 in das Automatgetriebe 2 eingeleitetes Eingangs-Drehmoment M_e ist über zwei Planetenradsätze 4, 5 und insgesamt sechs Schaltelemente A bis E des Automatgetriebes 2 auf eine Antriebswelle 10 Automatgetriebes 2 übertragbar. Ein Abtriebs-Drehmoment M_ab des Automatgetriebes 2 wird über die Abtriebswelle 10 auf die Achse 11 übertragen. In dem beispielhaften Automatgetriebe 2 sind durch selektives Schalten der einzelnen Schaltelemente A bis E insgesamt sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang ohne Gruppenschaltung schaltbar, wobei in jedem Gang zwei Schaltelemente geschaltet sind. Eine beispielhafte Schaltlogik ist in 2 dargestellt.

Aus der Schaltlogik gemäß 2 ist ersichtlich, daß in dem dargestellten Beispiel das als Bremse ausgebildete Schaltelement D das bevorzugte Anfahrelement ist, weil es sowohl im geschalteten ersten Vorwärtsgang als auch im geschalteten Rückwärtsgang im Eingriff ist. Beim Anfahren des Fahrzeugs kann es vorkommen, daß sich das Fahrzeug bei gelöster Betriebsbremse des Fahrzeugs kurzzeitig entgegen der gewünschten Fahrtrichtung bewegt, bis die Anfahrbremse D einen ausreichenden Kraftschluß aufweist, beispielsweise bei einer Vorwärtsanfahrt an einer Steigung. Um dies zu verhindern, werden üblicherweise sogenannte „Hillholder" eingesetzt, beispielsweise ein automatischer Eingriff in die Betriebsbremse des Fahrzeugs, ein Freilauf am Anfahrelement mit Sperr-Richtung in zur Antriebsdrehrichtung entgegengesetzter Drehrichtung, oder ein Verblocken des Getriebes über eine geeignete Kombination zweiter geschlossener Schaltelemente.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß ein unerwünschtes Anrollen des Fahrzeugs entgegengesetzt der gewünschten Fahrrichtung je nach Betriebsbedingungen auch mit anderen Anfahrelementen, beispielsweise Drehmomentwandlern möglich ist. Der Vollständigkeit halber sei auch erwähnt, daß ein mögliches unerwünschtes Anrollen des Fahrzeugs entgegengesetzt der gewünschten Fahrrichtung nicht nur auf den Anfahrvorgang beschränkt ist, sondern beispielsweise auch bei einem Fahrstufenwechsel (vorwärts/rückwärts und umgekehrt) oder in einem Notfahrprogramm (eingeschränkte Gangverfügbarkeit, eingeschränkte Drucksteuerbarkeit der Schaltelemente, ...) auftreten kann.

In dem in 1 dargestellten Automatgetriebe 2 ist beispielsweise ein getriebeinterner Hillholder durch Verblocken der beiden Bremsen C und D prinzipiell realisierbar. Beim Lösen einer derartigen Hillholder-Funktion ist jedoch zu berücksichtigen, daß die Drehmomentenbilanz an der Achse des Fahrzeugs ohne die Kennntnis, ob das Fahrzeug in der Ebene oder bergauf oder bergab bewegt werden soll, zu unterschiedlichen Anfahrverhalten führt. Wenn das Fahrzeug beispielsweise an einer Steigung mit aktivem Hillholder und getretener Fahrzeug-Betriebsbremse steht und der Fahrer vorwärts anfahren möchte, muß er zuerst die Fahrzeug-Betriebsbremse lösen und dann Gasgeben, worauf sich das Fahrzeug in die gewünschte Richtung in Bewegung setzen wird. Die logische Verknüpfung der Gaspedalbewegung mit dem Start des Öffens des das Getriebe verblockenden Schaltelementes ist beim Anfahren an der Steigung – im Unterschied zum Anfahren in der Ebene – notwendig, um ein Zurückrollen des Fahrzeugs sicher zu verhindern. Steht das Fahrzeug jedoch in Fahrtrichtung an einem Gefälle und wird über den aktiven Hillholder und die getretene Fahrzeug-Betriebsbremse gehalten, und der Fahrer möchte vorwärts anfahren, wird er schon beim Lösen der Fahrzeug-Betriebsbremse ein Losrollen des Fahrzeugs erwarten. Ohne eine entsprechende Erkennung dieser aktuellen Fahrbedingungen muß der Fahrer dennoch Gasgeben, um die Hillholderfunktion zu lösen, worauf sich das Fahrzeug dann zwar in die gewünschte Richtung in Bewegung setzen wird, jedoch entsprechend der der Antriebskraft überlagerten Hangabtriebskraft mit unerwartet hoher Fahrzeugbeschleunigung.

Das beispielhafte Automatgetriebe 2 gemäß 1 weist nun einen erfindungsgemäßen Drehmoment-Richtungssensor auf, über den zuverlässig erkannt werden kann, ob an der Abtriebswelle 10 ein – bezogen auf das positive Eingangs-Dremoment M_e des Getriebes – positives oder negatives Abtriebs-Drehmoment M_ab anliegt. Ein positives Vorzeichen des Abtriebs-Drehmomentes M_ab bedeutet, das sich das Automatgetriebe 2 im Zugbetrieb befindet, d.h. das an der Achse 11 tatsächlich anliegende Drehmoment wirkt in die gleiche Richtung wie das Antriebsmoment des Motors 1. Ein negatives Vorzeichen des Abtriebs-Drehmomentes M_ab bedeutet, das sich das Automatgetriebe im Schubbetrieb befindet, d.h. es wird über die Achse 11 ein Drehmoment über die Abtriebswelle 10 in das Getriebe eingeleitet. Ein solches Schubmoment kann einfach die Folge eines in Vorwärtsrichtung befahrenes Gefälle sein, aber auch durch Stöße (beispielsweise beim Herunterfahren von einem Bordstein oder beim schnellen Übergang von niedrigem zu hohem Fahrbahnreibwert) verursacht werden. Dabei ist der Drehmoment-Richtungssensor in Kraftflußrichtung vom Antriebsmotor her gesehen hinter dem Schaltelement angeordnet, über das ein Drehmoment an dem Getriebegehäuse abgestützt wird. Wie zuvor schon detailliert beschrieben, kann mit dem erfindungsgemäßen Drehmoment-Richtungssensor die tatsächliche Drehmoment-Richtung entweder aus einer gemessenen drehmomentbedingten axialen Verschiebung insbesondere eines drehmomentübertragenden schrägverzahnten Zahnrades bestimmt werden oder aus einer gemessenen drehmomentbedingten Winkelverschiebung insbesondere einer Mitnahmeprofilflanke innerhalb einer formschlüssigen Fügestelle zweier drehmomentführender Schaltelement-Bauteile.

In 1 sind zwei günstige Positionen dargestellt, an denen der erfindungsgemäße Drehmoment-Richtungssensor innerhalb des Automatgetriebes 2 angeordnet sein kann. Bedingt durch die konstruktive Ausgestaltung des zweiten Planetenradsatzes 5 und die drehzahlmäßige Anbindung dessen Radsatzkomponenten an die verschiedenen Schaltelemente A bis E ist es besonders günstig, die Drehmoment-Richtung an einer Sonnenwelle 6 des zweiten Planetenradsatzes 5, welche mit einem Innenlamellenträger 7 der Bremse C verbunden ist, zu messen. Ein derart positionierter Drehmoment-Richtungssensor ist mit S1 bezeichnet und liefert sowohl in den Vorwärtsgängen als auch im Rückwärtsgang ein zuverlässiges Signal, welches die aktuelle Drehmoment-Richtung an dem Eingangselement der Bremse C abbildet. Je nach Ausbildung mißt der Drehmoment-Richtungssensor S1 also vorzugsweise entweder die axiale Bewegung der Sonnenwelle 6 des zweiten Radsatzes 5 bzw. des mit der Sonnenwelle 6 fest verbundenen Innenlamellenträgers 7 der Bremse C, oder aber ein Radialspiel der Bremse C.

Als günstige alternative Position für den erfindungsgemäßen Drehmoment-Richtungssensor innerhalb des Automatgetriebes 2 wird vorgeschlagen, die Drehmoment-Richtung an einer Stegwelle 8 des zweiten Planetenradsatzes 5, welche mit einem Innenlamellenträger 9 der Bremse D verbunden ist, zu messen. Ein derart positionierter Drehmoment-Richtungssensor ist mit S2 bezeichnet und liefert in den Vorwärtsgängen ein zuverlässiges Signal, welches die aktuelle Drehmoment-Richtung an dem Eingangselement der Bremse D abbildet. Je nach Ausbildung mißt der Drehmoment-Richtungssensor S2 also vorzugsweise entweder die axiale Bewegung der Stegwelle 8 des zweiten Radsatzes 5 (beispielsweise über einen Planetenträger des zweiten Radsatzes 5 oder über den fest mit der Stegwelle 8 verbundenen Innenlamellenträger 9 der Bremse D), oder aber ein Radialspiel der Bremse D.

Für den Fachmann ist klar, daß ein drehmomentbedingter Flankenwechsel an den drehmomentführenden Bauteilen sofort festgestellt werden kann, wenn der Drehmoment-Richtungssensor S1 bzw. S2 räumlich unmittelbar an der Stelle angeordnet ist, an der sich das Drehmoment des Hillholders im Getriebe abstützt. Entsprechend günstig ist eine radsatznahe Anordnung des Drehmoment-Richtungssensors.

Für den Fachmann ist ebenfalls klar, daß ein Flankenwechsel an Lamellen einer zuvor geschlossenen Bremse erst dann stattfinden kann, wenn der Schaltdruck des Schaltelementes, welches das Getriebe verblockt, derart abgesenkt ist, daß von der Bremse nur ein entsprechend niedriges Drehmoment übertragen werden kann. Bei einer derartigen räumlichen Lage der Meßstelle des Drehmoment-Richtungssensors an der Bremse ist eine entsprechende Applikation der Steuerungs- bzw. Regelungsparameter des Schaltelementes, welches das Getriebe verblockt, erforderlich.

Selbstverständlich sind für die Steuerung des beschriebenen Hillholders weitere Sensorsignale mit dem erfindungsgemäßen Drehmoment-Richtungs-Signal kombinierbar, beispielsweise ein aktueller Neigungswinkel eines Neigungssensors, ein Bremsflag eines Bremslichtschalters, ein aktueller Bremsdruck eines Bremsdrucksensors, oder auch ein Positionssignal eines Getriebewählhebels.

1 Antriebsmotor 2 Getriebe 3 Abtriebswelle des Getriebes 4 erster Planetenradsatz des Getriebes 5 zweiter Planetenradsatz des Getriebes 6 Sonnenwelle des zweiten Planetenradsatzes 7 Innenlamellenträger der Bremse C 8 Steg des zweiten Planetenradsatzes 9 Innenlamellenträger der Bremse D 10 Abtriebswelle des Getriebes 11 Achse A–E Schaltelemente (Kupplungen bzw. Bremsen) des Getriebes M_e Eingangs-Drehmoment des Getriebes M_ab Abtriebs-Drehmoment des Getriebes S1, S2 Drehmoment-Richtungssensor

Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zur Erfassung einer Drehmoment-Richtung in einem Antriebsstrang mit einem Getriebe, wobei eine tatsächliche Drehmoment-Richtung aus einer gemessenen drehmomentbedingten axialen Verschiebung oder einer gemessenen Winkelverschiebung eines Getriebe-Bauteils bestimmt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tatsächliche Drehmoment-Richtung aus einer axialkraftbedingten Verschiebung eines drehmomentübertragenden schrägverzahnten Zahnrades bestimmt wird.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tatsächliche Drehmoment-Richtung aus einer Winkelverschiebung einer Mitnahmeprofilflanke innerhalb einer formschlüssigen Fügestelle zweier drehmomentführender Getriebe-Bauteile bestimmt wird.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die tatsächliche Drehmoment-Richtung aus einer Winkelverschiebung einer Mitnahmeprofilflanke innerhalb einer formschlüssigen Fügestelle zweier drehmomentführender Schaltelement-Bauteile bestimmt wird.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verschiebung bzw. die Winkelverschiebung mittels elektrischem Schaltkontakt gemessen wird.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verschiebung bzw. die Winkelverschiebung mittels Abstandssensor gemessen wird.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der axialen Verschiebung bzw. Winkelverschiebung eines Getriebe-Bauteils ermittelte Drehmoment-Richtung als Eingangsgröße in einem nachgeschalteten Steuergerät, insbesondere in einem Getriebsteuergerät weiterverarbeitet wird.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der axialen Verschiebung bzw. Winkelverschiebung eines Getriebe-Bauteils ermittelte Drehmoment-Richtung als Eingangsgröße einer Steuerung oder Regelung eines oder mehrerer Schaltelemente des Getriebes verwendet wird, insbesondere im Rahmen einer Hillholder-Funktion des Getriebes.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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