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Dokumentenidentifikation DE69913733T2 30.09.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001135638
Titel VERFAHREN UND EINRICHTUNG FÜR EIN GETRIEBE
Anmelder Scania CV AB (publ), Södertälje, SE
Erfinder SÖDERMAN, Göran, S-151 46 Södertälje, SE
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69913733
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 22.11.1999
EP-Aktenzeichen 999733215
WO-Anmeldetag 22.11.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/SE99/02139
WO-Veröffentlichungsnummer 0000034693
WO-Veröffentlichungsdatum 15.06.2000
EP-Offenlegungsdatum 26.09.2001
EP date of grant 17.12.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.09.2004
IPC-Hauptklasse F16H 63/42

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung in einem elektronisch gesteuerten mechanischen Stufengetriebe entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 3.

Stand der Technik

Bei einem Getriebe entsprechend einem Beispiel des Standes der Technik, das von einem elektrischen System mit Servoeinrichtungen gesteuert ist, wird das Steuersystem bei einem Gangwechselvorgang mit detaillierter Information von den verschiedenen Gangwechselstufen im Hinblick auf eine erfolgreiche Vollendung der Synchronisation versorgt. Dem Fahrer wird so bewusst gemacht, dass der Gangwechselvorgang vollendet ist, d. h., dass der gewählte Gang eingerückt ist und dass die Kupplung, die während der Gangwechselphase ausgerückt war, somit wieder zwischen dem Motor und dem Getriebe eingerückt werden kann. In der Praxis wird dies gemäß dem Beispiel des Standes der Technik mittels Berührungssensoren oder elektronischen Sensoren erreicht, die dazu ausgebildet sind, die körperliche Bewegung jedes Zahnradträgers festzustellen, der eine Gangwechselgabel trägt. In diesem Zusammenhang entspricht eine bestimmte Bewegungsgröße dem ausgeführten Synchronisationsprozess. Zusätzlich ist ein Drehzahlsensor auf der Getriebeausgangswelle dazu ausgebildet, Information über die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu liefern. Alles in allem bedeutet dies, dass eine große Anzahl Sensoren benötigt wird, damit zufriedenstellend ermittelt werden kann, ob der Synchronisiervorgang vollendet und ob ein bestimmtes Zahnrad eingerückt ist.

US,A,4 320 381 beschreibt einen Indikator, der es dem Fahrer erleichtern soll, den richtigen Gang in einem Getriebe zu wählen, das Drehzahlsensoren sowohl auf der Eingangswelle wie auf der Ausgangswelle hat. In diesem Fall teilt der Drehzahlsensor dem Fahrer die Drehzahlen dieser Wellen mit, aber er gibt ihm keinen Hinweis, ob ein Gangwechselvorgang beendet ist oder nicht, noch zeigt er ihm an, ob er die Kupplung einrücken kann oder nicht.

Probleme mit dem Stand der Technik

Im Falle eines Getriebes für Schwerfahrzeuge mit beispielsweise, nicht nur einem Hauptgetriebe mit drei Getriebeschaltstufen, aber auch mit einem zweistufigen sogenannten verzweigten Getriebe und einem zweistufigen sogenannten Bereichsgetriebe, erfordert der Stand der Technik mindestens acht verschiedene Sensoren, um dem Steuersystem genügend Information zu liefern. Dies hat eine Anfälligkeit für Fehlfunktionen der vorhandenen Sensoren und des Systems als ganzem zur Folge, und auch Probleme des Zugangs für einen etwaigen Austausch und Probelauf, mit der Folge, dass die Wartung teuer ist. Das Vorhandensein einer Anzahl Sensoren, die an verschiedenen Stellen im Getriebe angeordnet und an das Steuersystem angeschlossen sein müssen, bedingt eine von sich aus teure Konstruktion. Entsprechende Probleme treten auch bei einer Anwendung mit nur einem Hauptgetriebe auf.

Aufgabe und wichtigste Kennzeichen der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme zu beseitigen und einer robustere und wirtschaftlichere Lösung aufzuzeigen.

Dies wird bei einem Verfahren und einer Anordnung der einleitend genannten Art mittels der Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. 3 erreicht.

Ergebnis ist eine einfache und kostensparende Ausrüstung, die außerdem wegen radikaler Verminderung der Anzahl beteiligter Bauteile verlässlicher ist, da die Erfindung einerseits die Verwendung von nur zwei Sensoren erfordert und andererseits die Benutzung von Sensoren ermöglicht, deren Gestaltung robust und verlässlich ist.

In der Praxis wird der Speicher der Steuereinheit mit den Getriebeübersetzungsverhältnissen innerhalb jeder Stufe des Hauptgetriebes und einem etwa zugehörigen Verzweigungsgetriebe und Bereichsgetriebe beladen. Im Falle eines zusammengesetzten Getriebes mit einem Hauptgetriebe und zusätzlich einem Verzweigungs- und/oder Bereichsgetriebe, werden die Getriebeübersetzungsverhältnisse in den verschiedenen Stufen so gewählt, dass alle möglichen Zahnradkombinationen ein einmaliges Drehzahlverhältnis zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ergeben. So wird eine Verwechslung zwischen verschiedenen Getriebeschaltzuständen vermieden. Da solche Übersetzungsverhältnisse zwischen der Eingangs- und Ausgangsdrehzahl die im Getriebe bestehende Zahnradstellungssituation unzweideutig wiedergeben, kann die Steuereinheit somit anzeigen, wenn Gangwechsel nicht nur im Hauptgetriebe sondern auch in einem etwa angeschlossenen Verzweigungsgetriebe und/oder Bereichsgetriebe stattfinden. Die Steuereinheit erhält somit von einer Mindestanzahl Sensoren die erforderliche Information über die in jedem Bereich des Getriebes herrschende Gangwechselsituation; dies bedeutet, dass die Steuereinheit eine zutreffende Information verwenden kann, um zu reagieren, wenn der nächste Gangwechselvorgang stattfindet.

Die Merkmale der Erfindung ergeben ein Signal, das für den Fahrer als Information verwendet werden kann, ob er die Kupplung freigeben oder eine automatische Kupplung auslösen kann, damit diese entsprechende Vorgänge durchführt. Das System eignet sich auch für Anwendungen, die eine weiterreichende automatische Steuerung verwenden, beispielsweise mit Unterbrechung des Antriebsstranges ohne dass die Scheibenkupplung ausgerückt wird, wie in Systemen mit Anpassung der Motordrehzahl.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun mit weiteren Einzelheiten auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen

1 ein Getriebe mit einer Anordnung entsprechend der Erfindung darstellt und 2 ein Flussdiagramm einer Anzeigesequenz gemäß der Erfindung ist.

Kurze Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Getriebe, das in einem Gehäuse untergebracht ist und ein dreistufigen Hauptgetriebe 2, ein zweistufiges Verzweigungsgetriebe 3 und ein Bereichsgetriebe 4 in Form eines (nicht im einzelnen dargestellten) zweistufigen Planetengetriebes umfasst. Der Einfachheit halber sind Zahnradträger, Zahnradversschiebegabeln, Synchronisierkegel, Synchronisierringe usw. fortgelassen worden. Das Getriebe 1 ist für Schwerfahrzeuge vorgesehen, beispielsweise für einen Lastwagen oder einen Omnibus.

Auf der linken Seite der Zeichnung bezeichnet 5 eine Kupplung, von der eine Hälfte mit der Eingangswelle 6 des Getriebes 1 zu gemeinsamer Drehung verbunden ist. Die andere Hälfte der Kupplung ist in üblicher (nicht dargestellter) Weise mit dem Motor des Fahrzeugs verbunden. Die Eingangswelle 6 ist mit einem ersten Geschwindigkeitssensor versehen, der in diesem Fall aus einem ersten Zahnrad 7 und einem mit ihm zusammenwirkenden Sensor 8 besteht, welcher ein induktiver Sensor, ein Hallsensor oder ein anderer geeigneter üblicher Sensor sein kann. Das Ausgangssignal des Sensors ist typischerweise ein Rechtecksignal, das die Drehzahl der zugehörigen Welle 6 darstellt; abhängig von dem gewählten Sensor können auch andere Signalformen vorkommen. Ein zweites Zahnrad 10, das mit einem zweiten Sensor 11 in gleicher Weise wie im Fall der Eingangswelle zusammenwirkt, ist auf der Ausgangswelle 9 des Getriebes angeordnet, die in (nicht dargestellter) üblicher Weise mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs verbunden ist. Die Ausgangssignale der Sensoren werden einer Steuereinheit 12 zugeführt, in der die empfangenen Signale verarbeitet werden, und die dazu ausgebildet ist, ein Ausgangssignal für das System abzugeben.

Im Flussdiagramm in 2 bezeichnet 21 die Initiation einer Anzeigesequenz; darauf folgt bei 22 die Drehzahl der Eingangswelle, die ermittelt wird, damit ein erstes Drehzahlsignal bei 23 erzeugt werden kann. Die Drehzahl der Ausgangswelle wird bei 24 ermittelt, und ein entsprechendes zweites Drehzahlsignal wird bei 25 erzeugt. Die Übernahme von den Drehzahlsignalen zugeordneten Daten aus einem Speicher findet bei 26 statt, und das Ausgangssignal des Systems wird bei 27 generiert. Das Bezugszeichen 28 bezeichnet das Ende der Sequenz.

Besonders bei Schwerfahrzeugen mit elektronisch gesteuertem mechanischem mehrstufigen Schaltgetriebe ist es von großer Bedeutung, dass der Fahrer und ein etwa eingebautes automatisches Kupplungssystem eine Anzeige, dass die Synchronisierung bei einem Gangwechselvorgang abgeschlossen ist, so genau und so schnell wie möglich erhalten, so dass ohne Verzögerung die Scheibenkupplung oder ein Äquivalent dazu wieder eingerückt und der Motor dadurch wieder mit den Antriebsrädern verbunden werden kann. Der Grund dafür ist der in vielen Situationen bestehende Wunsch, den Zustand möglichst kurz zu halten, in dem der Motor nicht mit den Antriebsrädern verbunden ist.

Gemäß der Erfindung werden somit die Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen verglichen, um festzustellen, ob der Gangwechselvorgang und somit der Synchronisationsprozess abgeschlossen sind. Wenn das Verhältnis zwischen diesen Drehzahlen während einer bestimmten Zeitspanne gleichgeblieben ist, stellt das Steuersystem fest, dass die Synchronisation erfolgreich abgeschlossen ist. Darauf folgt im Falle einer manuellen Kupplung, dass der Fahrer die Information erhält, dass der Gang eingerückt ist, sodass er anschließend sofort das Kupplungspedal freigeben und die Fahrt des Fahrzeugs fortsetzen kann. Im Falle einer automatischen Kupplung wird das entsprechende Signal dem Kupplungsfreigabemechanismus zugeführt. Die Länge des dafür gewählten Zeitintervalls kann entsprechend der Anwendung variieren und hängt beispielsweise von der Größe des Getriebes und den Massen ab, die voraussichtlich an der Synchronisierung beteiligt sind. Es ist vorteilhaft, diese Zeitspanne im Einzelfall empirisch zu testen. Im ungewöhnlichen Fall, dass die Synchronisation noch nicht abgeschlossen ist, obwohl das Drehzahlverhältnis während der vorgeschriebenen Zeitspanne konstant geblieben ist, erhält die Steuereinheit grundsätzlich diese Situation betreffende Signale unmittelbar, nachdem der Fahrer die Kupplung freigegeben hat. In dieser Situation beginnt ein neuer Synchronisiervorgang.

Bei einer weiteren Abwandlung der Erfindung vergewissert sich das Steuersystem einer erfolgreichen Vollendung der Synchronisation, indem es die Veränderung des Drehzahlverhältnisses während des Synchronisiervorgangs analysiert. In dieser Hinsicht ist das Steuersystem so gestaltet, dass, wenn das Verhältnis einen bestimmten konstanten Wert erreicht oder nahezu erreicht hat, das Steuersystem auf der Grundlage von Charakteristiken der Veränderung von Drehzahlverhältnissen entscheidet, ob dieser Wert einer richtig ausgeführten Synchronisation entspricht, beispielsweise abhängig von der Geschwindigkeit, mit der sich das Verhältnis diesem Wert nähert.

Die Erfindung kann innerhalb des Umfangs der beigefügten Patentansprüche variiert werden und ist beispielweise auch auf andere Getriebe anwendbar, bei denen ein Synchronisiervorgang statt findet, einschließlich beispielsweise mechanische Getriebe mit nur drei oder vier Stufen, Getriebe mit einem Hauptgetriebe und einem Verzweigungsgetriebe und Getriebe mit einem Hauptgetriebe und einem Bereichsgetriebe.

Die Erfindung schafft die Möglichkeit, Gangwechsel mittels eines Hebels in Form eines Joystick zu steuern, der somit den Schalthebel eines mechanisch betätigten Getriebes simulieren kann. Andere Arten, diese Steuerung zu erreichen, können ebenfalls vorkommen.

Die Erfindung ist auch besonderes gut anwendbar in Fällen, in denen dem Gangwechselvorgang eine Steuerung der Motordrehzahl vorangeht, oder allgemein wo eine Unterbrechung der Antriebsleistung im Antriebsstrang vorkommt, wie in Systemen mit weitreichender Automatisierung, beispielsweise bei Gangwechselvorgängen, die ohne Ausrücken der Scheibenkupplung ausgeführt werden.

Ein erwähnenswertes Beispiel eines Getriebes der in den Zeichnungen dargestellten Art umfasst zwölf zulässige Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge, was vermuten lässt, dass bei abwechslungsreichen Fahrbedingungen viel geschaltet wird. In solchen Fällen ist überdies das gesamte Getriebeübersetzungsverhältnis 1 : 16 im niedrigsten Gang und 1 : 1 im höchsten Gang.

Die Endung ist auf Sequenzgetriebe anwendbar, bei denen sequenzielle Gangwechselbefehle nach oben oder nach unten vom Fahrer mittels entsprechender Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegungen z. B. eines Hebels gegeben werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren in einem elektronisch gesteuerten mechanischen Stufentriebe (1), bei dem die Drehzahl der Eingangswelle (6) des Getriebes (1) durch einen ersten Sensor (7, 8) festgestellt wird, um ein erstes Drehzahlsignal zu erzeugen, und die Drehzahl der Ausgangswelle (9) des Getriebes (1) von einem zweiten Sensor (10, 11) festgestellt wird, um ein zweites Drehzahlsignal zu erzeugen, wobei die Drehzahlsignale der Sensoren (7, 8; 10, 11) einer Steuereinheit (12) zugeführt werden, die dazu ausgebildet ist, aufgrund dieser Drehzahlsignale und mit Hilfe von in einem Speicher gespeicherten, die Gangwechselverhältnisse des Getriebes (1) betreffenden Daten eine Analyse der im Getriebe (1) bestehenden Zahnradstellungssituation während eines Gangwechselvorgangs durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlsignale verglichen werden und, wenn festgestellt worden ist, dass das Verhältnis zwischen ihnen während einer vorbestimmten Zeitspanne am Ende des Gangwechselvorgangs konstant ist, die Steuereinheit (12) ein Ausgangssignal abgibt, welches die Vollendung des Gangwechselvorgangs anzeigt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 in einem synchronisierten Getriebe, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) aufgrund der Drehzahlsignale und mit Hilfe von im Speicher gespeicherten, die Gangwechselverhältnisses des Getriebes (1) betreffenden Daten eine Analyse der im Getriebe (1) während eines Synchronisiervorgangs bestehenden Zahnradstellungssituation durchführt, und dass die Steuereinheit (12) am Ende des Synchronisiervorgangs ein Ausgangssignal abgibt, das die Vollendung des Gangwechselvorgangs anzeigt.
  3. Anordnung mit einem elektronisch gesteuerten Stufengetriebe (1), bei dem ein erster Sensor (7, 8) dazu ausgebildet ist, die Drehzahl der Eingangswelle (6) des Getriebes (1) festzustellen und daraus ein erstes Drehzahlsignal zu erzeugen, und ein zweiter Sensor (10, 11) dazu ausgebildet ist, die Drehzahl der Ausgangswelle (9) des Getriebes (1) festzustellen und daraus ein zweites Drehzahlsignal zu erzeugen, wobei die Sensoren (7, 8; 10, 11) mit einer Steuereinheit (12) verbunden sind, um die Drehzahlsignale an die Steuereinheit (12) abzugeben, welche Steuereinheit (12) dazu ausgebildet ist, mit Hilfe der von den Sensoren (7, 8; 10, 11) stammenden Drehzahlsignale und mit Hilfe von in einem Speicher gespeicherten, die Gangwechselverhältnisse der verschiedenen Stufen des Getriebes (1) betreffenden Signale eine Analyse der im Getriebe (1) bestehenden Gangwechselsituation während eines Gangwechselvorgangs durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu ausgebildet ist, die Drehzahlsignale zu vergleichen und, wenn festgestellt worden ist, dass das Verhältnis zwischen ihnen während einer vorbestimmten Zeitspanne am Ende des Gangwechselvorgangs konstant ist, ein Ausgangssignal abzugeben, das die Vollendung des Gangwechselvorgangs anzeigt.
  4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1) ein Hauptgetriebe (2) und ein Verzweigungsgetriebe (3) und/oder ein Bereichsgetriebe (4) enthält.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 3–4, bei dem das Getriebe ein synchronisiertes Getriebe ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) dazu ausgebildet ist, aufgrund der Drehzahlsignale und mit Hilfe von im Speicher gespeicherten, die Gangwechselverhältnisse des Getriebes (1) betreffenden Daten eine Analyse der im Getriebe (1) während eines Synchronisiervorgangs bestehenden Zahnradstellungssituation durchzuführen, und dass die Steuereinheit (12) dazu ausgebildet ist, am Ende des Synchronisiervorgangs ein Ausgangssignal abzugeben, das die Vollendung des Gangwechselvorgangs anzeigt.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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