DE102006044538A1

DE102006044538A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen einer Beschädigung an einer Gangwähleinheit eines automatisierten Schaltgetriebes

Info

Publication number: DE102006044538A1
Application number: DE102006044538A
Authority: DE
Inventors: Sarah Anne Galpin
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2007-05-03

Abstract

Ein Verfahren zum Erfassen einer Beschädigung an einer Gangwähleinheit eines automatisierten Schaltgetriebes, wobei die Gangwähleinheit eine Steuerung, einen Wählmechanismus und ein Schaltmechanismus enthält, erfasst eine Beschädigung an der Gangwähleinheit durch einen Vergleich einer aktuell zurückgelegten Strecke beim Prüfen, ob die Gangwahl korrekt erfolgt ist, mit einer Sollstrecke. Werden Abweichungen zwischen der aktuell zurückgelegten Strecke und der Sollstrecke erfasst, so kann auf eine Beschädigung der mechanischen Bauteile der Gangwähleinheit geschlossen werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Erfassen einer Beschädigung an einer Gangwähleinheit eines automatisierten Schaltgetriebes.

In automatisierten Schaltgetrieben ist eine Steuerung vorhanden, die einen Wählmechanismus zur Auswahl eines zu schaltenden Ganges sowie einen Schaltmechanismus derart steuert, dass ungünstige Fahr- oder Betriebssituationen vermieden werden, wenngleich der Fahrer den Schaltwunsch durch Betätigen eines Schalthebels initialisiert. Die eigentliche Gangwahl erfolgt durch die Fahrzeugsteuerung mittels eines Wählmotors, der eine Schaltkulisse in die oder aus der entsprechenden Schaltgasse bewegt.

Damit keine Probleme im Hinblick auf die Sicherheit auftreten, ist es erforderlich, dass nach einem erfolgten Schaltvorgang eine Prüfung stattfindet, mit welcher die Steuerung überprüft, sobald sie aufgrund vorgegebener Daten der Auffassung ist, dass der gewünschte Gang gewählt worden ist, ob die Schaltkulisse sich tatsächlich entsprechend bewegt hat. Dazu werden beispielsweise drei Seiten der Schaltgassen abgetastet, wobei ein Inkrementalwegsensor ausgehend von einer Referenzposition verwendet wird. Damit wird überprüft, ob der korrekte Gang gewählt worden ist. Wenn festgestellt wird, dass die Schaltkulisse die erwartete Position eingenommen hat, wird der Schaltvorgang als normal abgeschlossen betrachtet.

Wenn ein Element der Gangwähleinheit mechanisch beschädigt ist, beispielsweise die Zähne einer Zahnstange oder eines Ritzels des Wählmechanismus gebrochen sind oder einen Riss aufweisen, arbeitet das Schaltstellglied in der Regel weiterhin normal, unter Verwendung der beschädigten Bauteile, bis die Beschädigung ein Ausmaß einnimmt, bei dem ein normaler Betrieb nicht mehr möglich ist. Wenn dies der Fall ist, ist jedoch bereits eine derartige Beschädigung erreicht, dass das Getriebe nicht mehr betätigbar ist, z.B. da kein Gang gewählt werden kann oder eine Referenzposition nicht mehr erreicht wird, so dass das Fahrzeug nicht weiter betrieben werden kann. Außerdem können aus diesem Zustand ggf., bei einem plötzlichen, unerwarteten Versagen, gefährliche Situationen auftreten, in denen das Getriebe nicht richtig geschaltet wird.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen einer Beschädigung an einer Gangwähleinheit eines automatisierten Schaltgetriebes vorzusehen, mit welchen eine Beschädigung frühzeitig, in für die Fahrzeugsicherheit unkritischen Situationen erkannt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Insbesondere wurde erkannt, dass eine Beschädigung an der Gangwähleinheit, beispielsweise eine mechanische Beschädigung des Wählritzels in Form eines Zahnbruchs oder Risses oder eines Bruchs oder Risses am Zahnfußkreis des Wählritzels bzw. der Wählzahnstange, sich frühzeitig durch eine Veränderung der Strecke abzeichnet, welche dem Bewegungsweg des Wählmotors beim Prüfen, ob die Gangwahl richtig erfolgt ist, entspricht. Insbesondere liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, dass bei einer Beschädigung des Wählmechanismus ein bestimmtes Maß an Spiel im Wählmechanismus entsteht, das im unbeschädigten Zustand nicht vorhanden ist. Dies führt dazu, dass sich der Motor einen Bruchteil bzw. geringfügig weiter dreht, um die Seiten der Schaltkulisse während des Prüfens zu erreichen. Überwacht man somit eine aktuell zurückgelegte Strecke beim Prüfen, ob die Gangwahl erfolgt ist, und vergleicht diese mit einer Sollstrecke, die beispielsweise im neuen Zustand in der selben Situation zurückgelegt wird, so kann bei einer Abweichung auf eine Beschädigung geschlossen werden. Die Steuerung vergleicht den aktuell gemessenen Wert mit einem Sollwert und gibt beispielsweise dann, wenn eine Abweichung vorliegt, eine Warnung in Form eines visiblen Signals oder eines hörbaren Signals für den Fahrer aus.

Insbesondere ist das Verfahren dazu geeignet, eine Beschädigung am Wählritzel oder Wählzahnstange zu erkennen. Dabei ist das Verfahren insbesondere günstig, einen Zahnbruch oder Zahnriss am Wählritzel oder der Wählzahnstange oder einen Bruch oder Riss am Zahnfußkreis des Wählritzels durch eine Wegstreckenabweichung zu erkennen.

Wenn, wie es im Stand der Technik bekannt ist, die Prüfung, ob die Gangwahl erfolgt ist, durch eine Kraftsteuerung und unter Verwendung von Inkrementalwegsensoren in einem Wählmotor und/oder einem Schaltmotor durchgeführt wird, ist es bevorzugt, die aktuell zurückgelegte Strecke sowie die Sollstrecke mittels der Rotation des Wählmotors beim Prüfen festzulegen. Eine Rotation über einen geringfügig veränderten Winkelbereich kann somit als erhöhtes Spiel in dem Wählmechanismus erkannt werden, was eine Überprüfung des Wähl mechanismus erfordert bzw. auf eine Beschädigung an den Bauteilen der Wähleinheit schließen lässt.

Es ist nicht erforderlich, die Schaltkulissenwegstrecke bzw. deren Position am Ende jedes Schaltvorgangs mit dem Sollwert zu vergleichen. Vielmehr kann beispielsweise die Wegstrecke periodisch überwacht werden, beispielsweise nach einer festgelegten Anzahl von Schaltvorgängen oder nach einer vorgegebenen, abgelaufenen Zeitdauer. Möglich ist zum Beispiel die Überwachung alle Tausend Schaltvorgänge.

Vorzugsweise ist die Sollstrecke, mit der der aktuelle Wert verglichen wird, die Strecke, die zurückgelegt wird, die am Ende der Fertigung des automatisierten Schaltgetriebes festgehalten wird, wenn Vorgänge zur Überprüfung der Gangwahl vorgenommen werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird nur dann auf eine Beschädigung geschlossen, wenn die Abweichung zwischen der Sollstrecke und der aktuell zurückgelegten Strecke mehr als einen vorab festgelegten Toleranzwert beträgt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um natürliche Abweichungen aufgrund anderer Einflüsse auszuschließen. Ein praktisches Beispiel für die Variation der gemessenen Wegstrecke der Schaltkulisse bei intakten Elementen und insbesondere unbeschädigten Zähnen und Zahnfußkreisen des Wählritzels und der Zahnstange ist beispielsweise ± 0,2 mm. Somit kann beispielsweise auf einen Fehler geschlossen werden, wenn die Wegstrecke mehr als 0,6 mm im Vergleich zum Sollwert zugenommen hat bzw. davon abweicht.

Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich nur dann auf eine Beschädigung zu schließen, wenn die gemessene Abweichung in mehreren hintereinander ausgeführten Schaltvorgängen des gleichen Typs, d.h. bei gleichen Schaltbedingungen, vorliegt.

Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform kann nur dann auf eine Beschädigung geschlossen werden, wenn die Abweichung zwischen der Sollstrecke und der aktuell zurückgelegten Strecke für alle Gänge, die mit dem gleichen Wählritzel gestaltet werden, festgestellt wird und die gemessenen Abweichungen gleich bzw. einander entsprechend sind. Beispielsweise werden der erste und der zweite Gang und der dritte und der vierte Gang häufig unter Verwendung des gleichen Wählritzels gewählt. Somit sollten im Fall einer Beschädigung die Wegstrecken bei entsprechenden Schaltvorgängen in diese Gänge um die gleiche Rate zunehmen oder sich ändern.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben.

1 zeigt die Wählmotorpositionen eines neuen Wählmechanismus und eines Wählmechanismus mit beschädigtem Zahnfußkreis und beschädigtem Wählritzel im Vergleich;

2 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Schaltvorgangs vom 5. in den 3. Gang, gefolgt durch das Überprüfen der Schaltkulisse, und dann eine Änderung vom 3. in den 4. Gang, gefolgt durch das Überprüfen der Schaltkulisse;
1 zeigt die Bewegungen der Wählmotorpositionen eines neuen Wählmechanismus und gebrauchten Wählmechanismus im Vergleich. Aus der vergrößerten Darstellung aus 2, die den in 1 umrundeten Bereich zeigt, ist zu erkennen, dass zwischen der mit durchgezogenen Linien dargestellten Bewegungsstrecke eines gebrauchten Schaltmechanismus (Referenzziffer 1) und derjenigen eines neuen Schaltmechanismus (Referenzziffer 2) bezeichnet mit gepunkteten Linien) eine Abweichung vorliegt. Eine solche Abweichung, kann dadurch auftreten, dass die mechanischen Bauteile eines Wählmechanismus, beispielsweise ein Wählritzel oder eine Wählzahnstange beschädigt sind. Andere Beispiele für die Beschädigung sind der Bruch von Zähnen oder Riss der Zahnfußbereiche.
Weitere Beispiele, bei denen sich Abweichungen von der ursprünglichen Kurve, die im unbeschädigten Zustand, beispielsweise nach Fertigstellung des Getriebes oder nach einer Generalüberholung erhalten wird, ergeben, sind beispielsweise eine Lockerung des Wählfingers vom Wählschaft oder eine übermäßige Abnutzung der Kanten der Kulisse oder Gassen oder des Wählfingers oder eine Lockerung der Schaltgabel im Getriebe von der Wählschiene. Die Beschädigungen, die nicht unmittelbares Getriebeversagen mit sich bringen, können zu ähnlichen Bildern in einem Zeit/Wegediagramm gemäß 1 oder 2 führen. In jedem Fall erscheint in Fällen, in denen eine solche Abweichung auftritt, eine Überprüfung sinnvoll.
Da nach einem erfolgten Schaltvorgang bei einem automatisierten Schaltgetriebe in der Regel eine Überprüfung dahingehend stattfindet, ob die Schaltkulisse die vorgegebene Position erreicht hat, ist es nicht erforderlich, zusätzliche Bauteile in den Wählmechanismus oder den Schaltmechanismus zu integrieren. Vielmehr können die ohnehin vorhandenen Größen geeignet ausgewertet werden. Da es sich gezeigt hat, dass bei einem Abbrechen eines Zahns von einer Wählzahnstange oder dem Wählritzel, beispielsweise bei Überlastungszuständen, das Getriebe weiterhin funktionsfähig bleibt, kann, wenn ein solcher Bruch frühzeitig erkannt wird, das Getriebe noch weiter betrieben werden, bis der Fehler behoben werden kann, ohne dass eine Gefährdung der aktuellen Fahrsituation oder des Getriebes besteht. In Versuchen hat sich beispielsweise gezeigt, dass beim Entfernen von einem oder zwei Zähnen des Wählritzels der Schaltaktor normal funktionieren konnte. Erst beim Entfernen eines dritten Zahns wurde der Schaden durch fehlerhafte Gangwechsel, zusätzliche Neutralreferenzphasen der Schaltkulisse und ggf. dadurch, dass keine Referenzposition bestimmt werden kann und das Getriebe nicht mehr in der Lage ist, einen Gang einzulegen, hervorgerufen.
Bei dem in 1 und 2 gezeigten Beispiel ist für die mit durchgezogenen Linien dargestellte Kurve ein Wählmechanismus verwendet worden, bei dem der Zahnfußkreis rissig ist und zwei Zähne des Wählritzels bei der 3./4. Gang-Position fehlen. Mann erkennt, dass sich die Beschädigung sowohl beim Schalten von dem 5. in den 3. Gang als auch beim Schalten vom 3. in den 4. Gang zeigt, da jedes Mal das gleiche Wählritzel für die Schaltvorgänge verantwortlich ist. Außerdem zeigt sich, dass bei dieser Art von Beschädigung, bei der das Getriebe noch in der Lage ist, normal einen Gang zu wählen, die Abweichung bereits zwischen etwa 0,5 und 1,5 mm in der Wegstrecke beim Prüfen beträgt, so dass ausgeschlossen werden kann, dass natürliche Abweichungen, hervorgerufen durch Umgebungseinflüsse, wie beispielsweise Vibrationen aufgrund Motorschwingungen oder unebener Fahrtstrecke vorliegen. Außerdem zeigt sich, dass sich die Abweichung bei jeweiligen entsprechenden Schaltvorgängen wiederholt, so dass auch bei entsprechenden Abweichungen mehrfach hintereinander auf eine Beschädigung der mechanischen Bauteile der Wähleinheit geschlossen werden kann. Beispielsweise kann bewußt eine häufigere Überprüfung vorgenommen werden, wenn einmal eine Abweichung festgestellt wurde.
Da der Aufbau einer Gangwähleinheit mit einer Steuerung, einem Wähl- und einem Schaltmechanismus an sich bekannt ist, wird hier nicht weiter darauf eingegangen. Die Erfindung kann dadurch in eine bestehende Gangwähleinheit eines automatisierten Schaltgetriebes integriert werden, dass innerhalb der Steuerung die bezüglich der Schaltkulissenbewegung erfassten Daten im Hinblick auf etwaige Abweichungen von einem Referenzzustand ausgewertet werden, beispielsweise innerhalb vorgegebener periodischer Abstände, die anhand der Anzahl der durchgeführten Schaltvorgänge oder eines bestimmten Zeitablaufes ermittelt werden.

Claims

Verfahren zum Erfassen einer Beschädigung an einer Gangwähleinheit eines automatisierten Schaltgetriebes, wobei die Gangwähleinheit eine Steuerung, einen Wählmechanismus und einen Schaltmechanismus enthält, wobei eine Beschädigung an der Gangwähleinheit durch einen Vergleich einer aktuell zurückgelegten Strecke beim Prüfen, ob die Gangwahl erfolgt ist, mit einer Sollstrecke bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wählmechanismus eine Wählzahnstange und ein Wählritzel enthält und die zu erfassende Beschädigung ein Zahnbruch oder -riss oder ein Bruch oder Riss am Zahnfußkreis des Wählritzels und/oder der Wählzahnstange ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfen, ob die Gangwahl erfolgt ist, durch Kraftsteuerung und unter Verwendung von Inkrementalwegsensoren in einem Wähl- und einem Schaltmotor durchgeführt wird und die aktuell zurückgelegte Strecke und die Sollstrecke als die Rotation oder zurückgelegte Strecke des Wählmotors beim Prüfen festgelegt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollstrecke die aktuell zurückgelegte Strecke am Ende der Fertigung des automatisierten Schaltgetriebes ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Beschädigung geschlossen wird, wenn die Abweichung zwischen der Sollstrecke und der aktuell zurückgelegten Strecke mehr als einen vorab festgelegten Toleranzwert beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf eine Beschädigung geschlossen wird, wenn gleiche Abweichungen zwischen der Sollstrecke und der aktuell zurückgelegten Strecke für alle Gänge, die mit dem gleichen Wählritzel geschaltet werden, festgestellt werden.
Vorrichtung zum Erfassen einer Beschädigung an einer Gangwähleinheit eines automatisierten Schaltgetriebes, wobei die Gangwähleinheit eine Steuerung, einen Wählmechanismus und einen Schaltmechanismus enthält und wobei die Steuerung dazu angepasst ist, mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eine Beschädigung zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, weiter enthaltend Inkrementalwegsensoren in dem Schalt- und/oder dem Wählmechanismus, insbesondere in einem Motor des Schalt- und/oder Wählmechanismus, mittels derer die aktuell zurückgelegte Strecke erfasst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltkulisse vorgesehen ist und beim Prüfen die Position der Schaltkulisse erfasst wird.