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CN113167377B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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CN113167377B
CN113167377B CN201980080037.0A CN201980080037A CN113167377B CN 113167377 B CN113167377 B CN 113167377B CN 201980080037 A CN201980080037 A CN 201980080037A CN 113167377 B CN113167377 B CN 113167377B
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Abstract

本发明涉及一种方法,方法用于在换挡元件(A,F)闭合过程中并且在两个换挡元件半部之间存在齿对齿状况时确定形状配合式换挡元件(A,F)的两个换挡元件半部之间的调节行程范围的方法。借助传感器来监测至少一个可运动的换挡元件半部相对于另一个换挡元件半部的调节运动。在下述情况下识别到齿对齿状况:藉由传感器在至少一个可运动的换挡元件半部的在换挡元件的断开状态和闭合状态之间的调节行程范围内确定了可运动的换挡元件半部在闭合方向上的调节运动为零,施加在换挡元件上的闭合力与作用在换挡元件半部上的径向力之比处于促进齿对齿状况的值范围内,以及藉由传感器在减小闭合力之后并且/或者在提高所施加的转矩之后识别到可运动的换挡元件半部在闭合方向上的调节运动。

Description

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
技术领域
本发明涉及一种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。本发明还涉及一种用于执行该方法的控制器、以及一种对应的计算机可读数据载体。
背景技术
由DE 102005 002 337 A1已知一种被实施为8挡多级变速器的、具有摩擦配合式换挡元件的变速器。这些换挡元件被设计为片式离合器或片式制动器。在存在针对改变变速器中传动比的换挡请求时,将摩擦配合式换挡元件中的至少一个从变速器装置的力流中断开,并且将至少一个另外的摩擦配合式换挡元件接入到变速器装置的力流中,以便传递转矩。
通常,在请求断开摩擦配合式换挡元件时可认为该摩擦配合式换挡元件与当前由摩擦配合式换挡元件传递的转矩无关地实际过渡到断开的操作状态中。同样能以相对小的控制和调节耗费来实现针对闭合摩擦配合式换挡元件的请求。
出于该原因,对摩擦配合式换挡元件的压力调节器的操控电流进行简单的软件技术评估就足够了。在确定用于将摩擦配合式换挡元件转变到其断开或闭合的操作状态的相应断开控制信号或相应闭合控制信号时,可通过这种评估以简单的方式和方法验证换挡或挡位变换是否成功。
然而,不利的是,摩擦配合式换挡元件在断开的操作状态中引起拖曳力矩,这会以不期望的程度损害自动变速器的整体效率。
出于该原因,例如由DE 10 2008 000 429 A1已知的变速器装置除了摩擦配合式换挡元件之外也越来越多地设置有形状配合式换挡元件。这种形状配合式换挡元件通常具有两个换挡元件半部。通过至少一个可运动的换挡元件半部相对于实施成轴向不可移动的另一换挡元件半部的轴向调移,换挡元件半部在爪形元件或类似物的区域中能够彼此形状配合地接合。然后,形状配合式换挡元件闭合并且传递所施加的转矩。此外,也存在这样的可行方案,即,两个换挡元件半部被实施成可相对于彼此轴向运动。
如果形状配合式换挡元件应从力流中断开,则再次通过可运动的换挡元件半部相对于轴向不可移动的换挡元件半部的轴向移动来解除换挡元件半部之间的形状配合。使用形状配合式换挡元件的原因是,与摩擦配合式换挡元件相反,在断开的形状配合式换挡元件的区域中基本上不会出现损害变速器整体效率的拖曳力矩。但在此应考虑,形状配合式换挡元件与摩擦配合式换挡元件相比仅在其同步点附近才能从断开的操作状态转变到其闭合的操作状态,在所述断开的操作状态中不能通过形状配合式换挡元件传递转矩。
此外,如果所施加的转矩具有低的值,那么能够以相应低的换挡力将接入到变速器装置的力流中的形状配合式换挡元件从力流中断开或转变到其断开的操作状态中。在换挡过程或所谓的脱挡过程期间,应在变速器的区域中中断变速器输入轴和变速器输出轴之间的力流。在此,形状配合式换挡元件必要时能从其闭合的操作状态转变到其断开的操作状态中。由于在形状配合式换挡元件的区域内过快或错误地建立的转矩或错误地降低的转矩,形状配合式换挡元件在某些情况下有可能不能转变到其断开的操作状态中。此外机械、液压或电气故障有可能阻止形状配合式换挡元件的断开。因此,与摩擦配合式换挡元件不同,在存在相应的断开控制信号的情况下形状配合式换挡元件不一定过渡到断开的操作状态中。
此外,还存在如下可能,断开的形状配合式换挡元件不能在期望短的操作时间内转变到其闭合的操作状态中。例如,当例如由于所谓的齿对齿状况而不能在换挡元件半部之间建立所力求的形状配合时就是这种情况。在这种齿对齿状况中,换挡元件半部的爪形元件在其端侧的区域中彼此贴靠,并且换挡元件半部之间的转速差为零。只有当施加在形状配合式换挡元件上的转矩大于换挡元件半部的爪形元件的端面之间的静摩擦力矩时,这种齿对齿状况才会解除。
此外,爪形元件的侧壁之间的所谓的侧壁夹紧也可阻止形状配合式换挡元件的完全形状配合或完全闭合的建立。在这种侧壁夹紧中,两个换挡元件在其爪形元件的区域中具有一定的轴向重叠。然而,换挡元件半部的爪形元件的相互贴靠的侧壁之间的静摩擦如此高,以至于沿闭合方向作用在换挡元件上的闭合力不足以克服静摩擦并且使形状配合式换挡元件完全闭合。
如果形状配合式换挡元件在闭合过程期间停留在所谓的中间位置(该中间位置设置在完全断开的操作状态和完全闭合的操作状态之间)中,则借助各种处理方法尝试解除该不期望的中间位置。然而,在这种情况下的问题是,用于解除齿对齿状况或侧壁夹紧的处理方法彼此明显不同,并且在错误使用的情况下,会损害驾驶舒适性并显著延长换挡时间。这是由于以下事实造成的:用于解除齿对齿状况的处理方法增强了侧壁夹紧,而用于解除侧壁夹紧的处理方法又维持齿对齿状况。
为了能够监测形状配合式换挡元件的各个存在的操作状态,安装传感器。这些传感器例如具有永磁体和用于感测永磁体的磁场的测量装置。此外,传感器包括根据换挡元件半部的操作状态来影响永磁体的磁场的铁磁的探测器轮廓。在此,已知各种感测磁场的元件,例如基于霍尔效应的元件或磁阻元件。磁场传感器通常具有感测磁场的元件或其他电子部件,其中,一些磁场传感器包括以所谓的反向偏置(back-bias)布置的永磁体。
这种磁场传感器提供反映感测到的磁场的状态的电信号。在一些实施方案中,磁场传感器与铁磁物体相互作用。通过磁场传感器来确定磁场波动,所述磁场波动由物体引起,所述物体通过磁场传感器的磁体的磁场而运动。在此,已知通过磁场传感器监测的磁场也根据运动的铁磁物体的形状或轮廓变化。借助可应用的阈值,直接从传感器的原始信号计算换挡元件半部的位置。
这种处理方法的缺点是,传感器和感测系统的所有公差以及由制造引起的散布(Streuung)都进入位置确定中。这导致换挡元件半部的位置确定不具有对于变速器操作所需的精度。
在确定换挡元件半部断开或闭合过程中的相互位置时,欠缺的精度也导致,在形状配合式换挡元件尤其是在闭合过程中停留时在必要的情况下没有执行用于解除换挡元件的中间位置的正确的处理方法。
发明内容
鉴于上述现有技术,本发明的目的在于:提出一种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,借助该方法尤其可确定形状配合式换挡元件的在其中可以出现齿对齿状况的调节行程范围。附加地,还提供一种被设计成用于执行该方法的控制器、以及一种用于执行该方法的计算机程序产品。
从方法技术角度来看,该目的基于根据本发明的方法来实现。
根据本发明的方法用于在闭合形状配合式换挡元件过程中并且在形状配合式换挡元件的两个换挡元件半部之间存在齿对齿状况时确定所述两个换挡元件半部之间的调节行程范围,通过所述换挡元件半部中的至少一个换挡元件半部相对于另一个换挡元件半部的运动,所述换挡元件半部能够彼此形状配合地接合或脱离接合,借助传感器来监测可运动的所述至少一个换挡元件半部相对于所述另一个换挡元件半部的调节运动。在下述情况下识别到齿对齿状况:藉由传感器在可运动的所述至少一个换挡元件半部的在所述形状配合式换挡元件的断开状态和闭合状态之间的调节行程范围内确定了可运动的所述至少一个换挡元件半部在闭合方向上的调节运动为零,施加在所述形状配合式换挡元件上的闭合力与作用在所述换挡元件半部上的、由施加在所述形状配合式换挡元件上的转矩产生的径向力之比处于促进齿对齿状况的值范围内,以及藉由所述传感器在减小闭合力之后并且/或者在提高所施加的转矩之后识别到可运动的所述至少一个换挡元件半部在闭合方向上的调节运动。
本发明涉及一种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。通过至少一个换挡元件半部相对于另一个换挡元件半部的运动,能够使换挡元件半部彼此形状配合地接合或脱离接合。调节行程范围的确定在形状配合式换挡元件闭合过程中和在两个换挡元件半部之间存在齿对齿状况时进行。借助传感器来监测所述至少一个可运动的换挡元件半部相对于所述另一个换挡元件半部的调节运动。
在此,术语“形状配合式换挡元件”例如包括爪形换挡元件,它们分别通过形状配合连接来传递转矩。此外,在下文术语“摩擦配合式换挡元件”包括实施为离合器或制动器的换挡元件,这些换挡元件分别通过摩擦配合连接来传递转矩。在此,可通过这种摩擦配合式换挡元件传递的转矩根据相应施加在摩擦配合式换挡元件上的闭合力而相应地变化并且优选能无级地调整。闭合力例如对应于施加在换挡元件上的液压压力。与之不同的是,可通过形状配合式换挡元件相应地传递的转矩不能无级地调整。
本发明现在包括如下技术教导,在下面的情况下识别到齿对齿状况:藉由传感器在至少一个可运动的换挡元件半部在换挡元件的断开状态和闭合状态之间的调节行程范围内确定了该至少一个可运动的换挡元件半部在闭合方向上的调节运动为零。此外检查,施加在换挡元件上的闭合力和由施加在换挡元件上的转矩产生的、作用在换挡元件半部的径向力之间的比例是否在齿对齿状况以高的可能性出现的值范围内。此外,在如下情况下确定齿对齿状况:在减小闭合力之后和/或在提高施加的转矩之后,藉由传感器识别到至少一个可运动的换挡元件半部在闭合方向上的调节运动。
借助根据本发明的处理方法,能够以简单的方式和方法明确地区分出形状配合式换挡元件是在操纵期间是由于齿对齿状况还是由于侧壁夹紧而在当前的调节行程范围内没有以所要求的程度朝向闭合或断开的操作状态的方向运动。
通过精确地知道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,在该调节行程范围内出现齿对齿状况,可触发设置用于解除齿对齿状况的措施并且可在期望的程度上结束齿对齿状况。由此例如在形状配合式换挡元件所参与的在变速器内的换挡能以简单的方式和方法在短的换挡时间内实现。
附加地,当换挡元件由于侧壁夹紧不能在所要求的程度上转变到其闭合的操作状态中,存在进而通过合适的措施解除侧壁夹紧并且形状配合式换挡元件可以在短的操作时间内转变到其闭合的操作状态中的可能性。如果侧壁夹紧例如在识别出大于阈值的重叠度的情况下出现,则在一定条件下也完全可以放弃侧壁夹紧的解除措施。在此,该阈值对应于下述重叠界限,从该重叠界限起,相应施加或待施加在形状配合式换挡元件上的转矩可通过形状配合式换挡元件来传递,而不会在侧壁的区域中造成不允许的高负载。
在根据本发明的方法的一种有利的变体中,在下述情况下启动对换挡元件半部之间的调节行程范围的确定:藉由所述传感器确定了所述至少一个可运动的换挡元件半部在闭合方向上的调节运动为零。然而,对换挡元件半部之间的调节行程范围的确定仅在下述情况下启动:传感器的信号在时间段(等于预先限定的时间段或长于预先限定的时间段)内大于或等于预先限定的下阈值且小于或等于预先限定的上阈值。
由此,在下述情况下才执行对调节行程范围的确定:有可能存在齿对齿状况并且中间位置(针对其执行该确定)的特征在于足够的稳定性。
如果首次执行对在换挡元件半部之间的与齿对齿状况相对应的调节行程范围的确定,那么在根据本发明的方法的一种有利的变体中,传感器的信号的最小值和传感器的信号的最大值界定换挡元件半部之间的调节行程范围。
这意味着,这两个通过传感器首次确定的极限值形成换挡元件半部的调节行程范围的界限,在所述调节行程范围内可预期出现齿对齿状况。
在根据本发明的方法的另一种有利的变体中,在下述情况下根据传感器的信号的其他值来改变调节行程范围的界限:传感器的信号的所述其他值与之前所确定的传感器的信号的值的偏差分别大于阈值的量。在此,传感器的信号的所述其他值分别在针对一个识别到的齿对齿状况进一步确定在换挡元件半部之间的调节行程范围过程中被确定。
借助这种处理方法,当换挡元件半部的较小的最小位置和/或换挡元件半部的较大的最大位置被确定时,以小的耗费扩大或扩宽调节行程范围。
在根据本发明的方法的另一种有利的变体中,根据传感器的信号的相应地当前所确定的值来改变调节行程范围的界限。在此,当通过传感器的信号的当前所确定的值限定的调节行程范围和之前所确定的调节行程范围之间的距离小于或等于预先限定的阈值时,改变传感器的信号的值。由此以简单的方式和方法来验证,目前的调节行程范围或齿对齿状况与新识别的调节行程范围或齿对齿状况是否彼此相隔太远。
在根据本发明的方法的另一种有利的变体中,如果调节行程范围相隔太远并且之前所确定的调节行程范围是根据小于阈值的数量的识别到的齿对齿状况确定的,那么舍弃之前所确定的调节行程范围的界限。调节行程范围而后在以后确定齿对齿状况时被重新确定。
由此,当仅识别到较小数量的齿对齿状况时,再次以简单的方式和方法避免了对调节行程范围的错误确定。
在根据本发明的方法的一种有利的变体中,在形状配合式换挡元件的使用寿命期间以期望的高精度确保对调节行程范围的确定。为此,调节行程范围通过根据传感器的信号的所确定的值改变界限而一直增大,直至调节行程范围的界限之间的距离大于或等于预先限定的最大值。
在根据本发明的方法的一种变体中,将传感器的信号的分别针对齿对齿状况所确定的最小值和传感器的信号的同样确定的最大值分别与下述调节行程范围的界限进行对比,该调节行程范围的界限已根据大于一个阈值的数量的确定的齿对齿状况被确定。在此,在下面的情况下将调节行程范围的界限增大或减小一偏移量:传感器的信号的所确定的最小值和所确定的最大值分别与调节行程范围的下界限或上界限的偏差值大于一个阈值的量。
在根据本发明的方法的一种变体中,分别根据所述传感器的信号的针对齿对齿状况所确定的最小值或所述传感器的信号的同样所确定的最大值来改变所述调节行程范围的界限。如果调节行程范围的界限的距离已经达到或超过最大值并且传感器的信号的最小值或最大值位于调节行程范围之外,则是这种情况。然后,调节行程范围的界限分别如此相互协调地适配,使得在适配的调节行程范围的界限之间的距离基本上不超过最大距离。由此确保,在形状配合式换挡元件的使用寿命期间以低的耗费并以期望的高精度来实现对齿对齿状况的识别。
在根据本发明的方法的另一种有利的变体中,在下述情况下从在彼此重叠的换挡元件半部之间的预先限定的两个调节行程范围出发来确定两个调节行程范围。该情况是,换挡元件半部中的每个设计有两组爪形元件。在此,第一组爪形元件在至少一个可运动的换挡元件半部的调节方向上具有比第二组爪形元件更大的长度。此外,这两组爪形元件在换挡元件半部的周向方向上交替地并排布置。
因此,这种形状配合式换挡元件的齿对齿状况能够以小的耗费在期望的程度上被确定,所述齿对齿状况不仅能够在换挡元件半部的较长的爪形元件之间而且能够在一个换挡元件半部的较长的爪形元件和另一个换挡元件半部的较短的爪形元件之间出现。
在此存在这样的可能性,即,一直适配调节行程范围的界限,直至传感器的信号的针对齿对齿状况确定的并且位于这两个调节行程范围的重叠区域内的所有值仅配属于这两个调节行程范围中的一个。由此又确保,针对实施成具有所谓的捕获齿爪的换挡元件的最后提到的操作状态的齿对齿状况能够分别配属于一个调节行程范围或另一调节行程范围。
借助根据本发明的方法的另一种有利的变体,以小的耗费避免了错误确定。为此规定,调节行程范围具有最小宽度并且对应于用于针对在换挡元件半部的较长的爪形元件之间的齿对齿状况确定的传感器的信号的一个值范围。在此,该调节行程范围的最小宽度被设置成,使得信号的分别针对齿对齿状况确定的最小值和最大值被调节行程范围包括。附加地,也根据信号的偏差来确定所述最小宽度,所述偏差由整个换挡元件由负载引起相对于传感器的运动和由公差引起的传感器特性产生。
根据本发明的主题也是一种控制器,其用于在闭合形状配合式换挡元件的过程中确定所述形状配合式换挡元件的能够彼此形状配合地进行接合的两个换挡元件半部之间的齿对齿状况,在闭合过程期间借助传感器来监测在所述换挡元件半部之间在闭合方向上的相对运动,所述控制器被实施成使得在下述情况下识别到齿对齿状况:藉由传感器在所述换挡元件半部之间在所述形状配合式换挡元件的断开状态和闭合状态之间的调节行程范围内确定了所述换挡元件半部之间在闭合方向上的相对运动为零,施加在所述形状配合式换挡元件上的闭合力与作用在所述换挡元件半部上的、由施加在所述形状配合式换挡元件上的转矩产生的径向力之比处于促进齿对齿状况的值范围内,以及藉由所述传感器在减小闭合力之后并且/或者在提高所施加的转矩之后识别到可运动的所述至少一个换挡元件半部在闭合方向上的调节运动。
本发明的控制器被设计成用于执行根据本发明的方法。控制器例如包括用于执行根据本发明的方法的装置。这些装置可以是硬件装置和软件装置。控制器或控制装置的硬件装置例如是数据接口,以便与车辆驱动传动系的参与执行根据本发明的方法的组件交换数据。其他硬件装置例如是用于数据存储的存储器和用于数据处理的处理器。软件装置还可以是用于执行根据本发明的方法的程序模块。
为了执行根据本发明的方法,控制器可设有至少一个接收接口,所述接收接口设计用于从信号发生器接收信号。信号发生器例如可以设计为传感器,所述传感器检测测量参量并且将其传送给控制器。信号发生器也可以称为信号感测器。因此,接收接口可以从信号探测器接收信号,通过该信号来表示要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。该信号例如可以由操作人员产生,其方式是,该操作人员操纵下述操作元件:通过该操作元件可以请求这样的确定。此外,该信号也可以由行驶策略产生,该行驶策略在控制器的区域中或者在车辆驱动传动系的另一个控制器的区域中激活并且予以执行。
此外,控制器可以具有数据处理单元,以便评估和/或处理所接收的输入信号或所接收的输入信号的信息。
控制器也可以设有下述发送接口:该发送接口设计用于将控制信号输出给调整机构。调整机构可以理解为实现控制器的指令的执行器。执行器例如可以设计为电磁阀。
如果在通过控制器操纵形状配合式换挡元件过程中识别出或根据接收的输入信号判定,要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,则控制器根据检测到的输入信号来确定相应的请求并且触发相应的确定。通过至少一个换挡元件半部相对于另一个换挡元件半部的运动,使换挡元件半部能够彼此形状配合地接合或脱离接合。在此,在闭合形状配合式换挡元件过程中并且在两个换挡元件半部之间存在齿对齿状况时借助控制器来执行所述确定。此外,借助传感器来监测至少一个可运动的换挡元件半部相对于另一个换挡元件半部的调节运动。
在此,控制器被设计成在下述情况下识别到齿对齿状况:藉由传感器在换挡元件半部之间的在换挡元件的断开状态与闭合状态之间的调节行程范围内确定了在换挡元件半部之间在闭合方向上的相对运动为零。此外,通过控制器在下述情况下识别到齿对齿状况:施加在换挡元件上的闭合力和作用在换挡元件半部上的径向力之间的比例在齿对齿状况极有可能出现的数值范围内。径向力在此由施加在换挡元件上的转矩产生。此外,控制器在下述情况下识别到齿对齿状况:在减小闭合力之后和/或在提高施加在换挡元件上的转矩之后,藉由传感器确定了可调移的换挡元件半部在闭合方向上的运动。
由此,再次以简单的方式和方法确保了,以高的精度识别和确定形状配合式换挡元件的换挡元件半部的齿对齿状况和与之对应的调节行程范围,以便一方面确保高的行驶舒适性并且另一方面能够在期望的较短换挡时间内执行换挡。此外,由此也能以简单的方式和方法避免在形状配合式换挡元件的区域中的不可逆的损伤。
上述信号应当被认为仅仅是示例性的,而不是对本发明的限制。所检测的输入信号和所输出的控制信号可以通过车辆总线(例如通过CAN-总线)来传输。控制装置或控制器例如可以设计为车辆驱动传动系的中央电子控制器或设计为电子变速器控制器。
根据本发明的解决方案也可以体现为一种计算机程序产品,当该计算机程序产品在控制装置的处理器上操作时,根据软件来引导处理器执行所配属的根据本发明的方法步骤。在这种情况下,一种计算机可读介质也属于本发明的主题,在该计算机可读介质上可调用地存储有前述计算机程序产品。
本发明不限于并列的权利要求或从属权利要求的特征的所给出的组合。此外还存在如下可能性:将从权利要求、实施方式的以下说明或直接从附图得出的各个特征彼此进行组合。权利要求通过使用附图标记对附图的引用不应限制权利要求的保护范围。
优选的改进方案自从属权利要求和以下说明给出。
附图说明
借助附图对本发明的实施例进行详细阐述,但本发明并不局限于此。
在附图中:
图1示出了具有驱动机、变速器和从动装置的车辆驱动传动系的示意图;
图2示出了在图1中所示的变速器的表格式的换挡逻辑;
图3a至图3e分别示出了高度示意性示出的形状配合式换挡元件在完全断开状态与完全闭合状态之间的各种操作状态;
图4a至图4f分别示出了形状配合式换挡元件的各种操作状态的对应于图3a的图示,该形状配合式换挡元件的爪形元件设计有不同的长度;
图5a示出了根据图4a的形状配合式换挡元件在完全闭合的状态与完全断开的操作状态之间的调节行程以及预先限定的第一调节行程范围和预先限定的第二调节行程范围,在这些调节行程范围之内,预期会出现在在换挡元件半部的较长的爪形元件之间、以及在较长的爪形元件和较短的爪形元件之间的齿对齿状况;
图5b至图5d分别示出了对应于图5a的图示,其中,依次对调节行程范围的界限进行适配,使得与齿对齿状况对应的传感器信号逐渐地分别仅配属于这些调节范围中的一个调节范围;
图6a至图6d示出了如何能够精确地确定针对根据图4a的形状配合式换挡元件的齿对齿状况的调节行程范围的另一种处理方法的图解图示;
图7a至图7f分别示出了如何能够以所期望的精度确定针对根据图4a的换挡元件的齿对齿状况的调节行程范围的另一处理方法的对应于图6a至图6d的图示;
图8a和图8b示出了用于按照经限定的方式来确定针对根据图4a的换挡元件的齿对齿状况的调节行程范围的另一处理方法的对应于图6a至图6d的图示;以及
图9示出传感器的信号的多条曲线,借助该传感器能够监测根据图3a或图4a的形状配合式换挡元件的换挡元件半部的调节行程位置。
具体实施方式
图1示出了具有驱动机2、变速器3和从动装置4的车辆驱动传动系1的示意图。驱动机2在此设计为燃烧发动机。变速器3是自动变速器,在该自动变速器中能够形成用于前进行驶的多个传动级“1”至“9”和用于倒车行驶的至少一个传动级“R”。根据车辆驱动传动系1的相应配置,从动装置4包括一个、两个或更多个可驱动的车轴,它们能够经由变速器3被施加以驱动机2的转矩。在变速器3中的传动比变换期间,即在变速器3中升挡或降挡期间,可液压操纵的换挡元件A至F被操纵。在此,在传动比变换时应当基本上保持牵引力不中断,同时要具有高行驶舒适性和所期望的性能。术语“性能”相应地被理解为变速器3中的传动比变换在限定的操作时间内实现。
为了能够以期望的程度实现所请求的相应换挡,换挡元件A至F分别按照存储在变速器控制器中的换挡过程被施加以与之对应的相应换挡压力。
变速器3包括变速器输入轴5和变速器输出轴6。变速器输出轴6与从动装置4连接。在变速器输入轴5与驱动机2之间当前布置有扭转减振器7,并且布置有液力变矩器8来作为起动元件,该液力变矩器具有所配属的变矩器锁止离合器9。
此外,变速器3包括四个行星齿轮组P1至P4。优选设计为负传动比行星齿轮组的第一行星齿轮组P1和第二行星齿轮组P2形成可切换的前置齿轮组。第三行星齿轮组P3和第四行星齿轮组P4形成所谓的主齿轮组。变速器3的换挡元件C、D和F实施为制动器,而换挡元件A、B和E形成所谓的换挡离合器。
根据图2中进一步示出的换挡逻辑利用换挡元件A至F能实现针对传动级“1”至“R”的选择性换挡。为了在变速器中建立力流,基本上总是换挡元件A至F中的三个同时引导到或保持在闭合的操作状态中。
换挡元件A和F在此设计为不进行额外同步的形状配合式换挡元件。由此,与仅设计有摩擦配合式换挡元件的变速器相比,在变速器3中减小了由断开的摩擦配合的换挡元件引起的拖曳力矩。
已知的是,形状配合式换挡元件通常只能在围绕同步转速的、彼此以形状配合的作用方式连接的换挡元件半部之间的非常窄的转速差带之内从断开的操作状态转变到闭合的操作状态。如果有待接合的形状配合式换挡元件的同步不能借助附加的结构措施来执行,则该同步通过相应地操纵其他参与换挡的摩擦配合式换挡元件和/或所谓的发动机干预来实现。在这种发动机干预期间,例如由驱动机2提供的驱动力矩不仅在车辆驱动传动系1的滑行操作中而且在牵引操作中以同步所需的程度变化。这也适用于在执行所请求的牵引或推滑行换挡期间操纵摩擦配合式换挡元件。
图3a至图3e分别示出形状配合式换挡元件A或F的两个换挡元件半部10、11处于各种操作状态下。在此,在图3a中示出形状配合式换挡元件A或F的完全断开的操作状态,在该操作状态中在两个换挡元件半部10和11之间不存在形状配合并且在该操作状态中换挡元件半部10和11沿轴向方向x彼此间隔开。
换挡元件半部10和11分别包括爪形元件10A和11A。根据当前相应的应用情况,通过换挡元件半部10和/或换挡元件半部11相对于换挡元件半部11或换挡元件半部10的轴向调移,爪形元件10A和11A能形状配合地彼此接合,以便可以在期望的范围内传递施加在形状配合式换挡元件A或F上的转矩。
在存在针对闭合形状配合式换挡元件A或F的相应请求时,沿闭合方向对分别实施成可移动的换挡元件半部10或11分别施加相应的操纵力。这导致,爪形元件10A和11A的朝向彼此的端面10B和11B之间的轴向距离逐渐减小。
如果换挡元件半部10和11之间的转速差过大,则爪形元件10A和11A不能形状配合地相互接合。在这种情况下出现所谓的振颤(Ratschen),在此期间,爪形元件10A和11A如图3b所示在其朝向彼此的端面10B和11B的区域中沿换挡元件半部10和11的周向方向彼此打滑。然而,这种振颤是不期望的,因为随着操作时间的增加这种振颤在爪形元件10A和11A的区域中造成不可逆的损伤。
出于该原因,通过相应地操纵参与在变速器3中的操作状态变换的各个摩擦配合的换挡元件B至E,来将换挡元件半部10和11之间的转速差调整到转速差窗口内的值上,该转速差窗口围绕形状配合式换挡元件A或F的同步转速被设置。在该转速差窗口内,换挡元件半部10和11的爪形元件10A和11A可以以所期望的程度形状配合地相互接合。
然而,应当注意的是,待建立的形状配合可能通过换挡元件半部10与11之间的所谓的齿对齿状况被阻止。在此,如图3c所示的齿对齿状况的特征在于,爪形元件10A和11A在其端面10B和11B的范围内相互贴靠,并且换挡元件半部10和11之间的转速差为零。在形状配合式换挡元件A或F的这种齿对齿状况期间,爪形元件10A和11A的端面10B和11B之间的静摩擦大到使得施加在形状配合式换挡元件A或F上的转矩通过形状配合式换挡元件A或F传递,而在此不会解除齿对齿状况。
为了解除齿对齿状况,有利的是,减小在闭合方向上施加在形状配合式换挡元件A或F上的操纵力和/或提高施加在形状配合式换挡元件A或F上的转矩。在此,在爪形元件10A和11A的端面10B和11B之间的区域中的静摩擦由于闭合力的减小而下降。同时,施加在形状配合式换挡元件A或F上的转矩的提升导致,端面10B与11B之间的静摩擦被克服并且换挡元件半部10与11之间的转速差以能够在爪形元件10A与11A之间建立的形状配合的程度增加。
在图3d中示出形状配合式换挡元件A或F的操作状态,在该操作状态中,在换挡元件半部10与11之间存在的形状配合是爪形元件10A与爪形元件11A的所谓的部分重叠。这种操作状态既在形状配合式换挡元件A或F的断开过程期间也在形状配合式换挡元件A或F的闭合过程期间存在。
由作用在换挡元件A或F上的转矩和侧壁10C和11C的摩擦系数产生作用在侧壁10C、11C之间的静摩擦力。如果分别沿形状配合式换挡元件A或F的断开方向或闭合方向作用在换挡元件半部10和11上的操纵力相对于爪形元件10A和11A的侧壁10C和11C之间的静摩擦力是过低的,则出现所谓的侧壁夹紧。在这种侧壁夹紧期间,在换挡元件半部10和11之间在闭合方向或断开方向上进行的轴向相对调节运动为零,由此不发生所请求的形状配合式换挡元件A或F的操作状态变换。为了避免或解除这样的侧壁夹紧,例如可以提高施加在换挡元件A或F上的操纵力和/或在形状配合式换挡元件A或F上分别施加的转矩在为此所需的程度上减小。
形状配合式换挡元件A或F的完全闭合的操作状态在图3e中示出,在该图中在爪形元件10A和11A之间沿轴向方向x存在完全重叠。
图4a至图4f分别示出形状配合式换挡元件A或F的相应于图3a的图示。在换挡元件A或F中,换挡元件半部10和11的爪形元件10A和11A在轴向方向x上分别具有不同的长度,这些爪形元件分别在换挡元件半部10和11的圆周方向上并排地布置。在此,下面用附图标记10A1或11A1详细标出较长的爪形元件,并且用附图标记10A2或11A2详细标出较短的爪形元件。
形状配合式换挡元件A和F的该实施方案提供的优点是,与形状配合的换挡元件A和F的在图3a至图3e中示出的实施方案相比,可以在换挡元件半部10和11之间的更高的转速差的情况下建立换挡元件半部10和11之间的形状配合。与之不同处在于,根据图4a至图4f的形状配合式换挡元件A或F的实施方案与根据图3a至图3e的形状配合式换挡元件A或F的实施方案相比对振颤具有较小的鲁棒性。
换挡元件A或F由于设计成不同长度的爪形元件10A1、10A2以及11A1和11A2除了在图3a至图3e描述的形状配合式换挡元件A或F的操作状态外还可以具有其他操作状态,在对图4a至图4f的下面的描述中对所述其他操作状态进行详细探讨。
首先在图4a中再次示出换挡元件A或F的完全断开的操作状态。图4b再次示出形状配合式换挡元件A或F在振颤操作期间的操作状态。在振颤操作期间,换挡元件半部10和11在较长的爪形元件10A1和11A1的端面10B1和11B1的区域中沿周向方向彼此打滑。因此,不能建立在换挡元件半部10和11之间的形状配合。进而针对图3b所描述的情况,能通过减小在换挡元件半部10和11之间的转速差来避免或结束该振颤操作。
此外,图4c和图4d分别示出了齿对齿状况,其阻止在换挡元件半部10和11之间建立形状配合。在此,在形状配合式换挡元件A或F的在图4c中示出的操作状态中,存在在较长的爪形元件10A1和11A1的端面10B1和11B1之间的齿对齿状况。与之不同的是,在换挡元件半部10和11之间齿对齿状况在形状配合式换挡元件A或F的在图4d中示出的操作状态中发生在换挡元件半部11的较长的爪形元件11A1的端面11B1和换挡元件半部10的较短的爪形元件10A2的端面10B2之间。
与此无关地,换挡元件半部10和11之间的相应的齿对齿状况可以以针对图3c所描述的方式和方法来解除或避免。
图4e示出形状配合式换挡元件A或F在形状配合式换挡元件A或F的完全断开的操作状态与完全闭合的操作状态之间的中间操作状态。在这个中间操作状态期间,上文更详细描述的侧壁夹紧又可发生在爪形元件10A1、10A2与爪形元件11A1、11A2之间。侧壁夹紧又在针对图3d所描述的范围内是可避免的或可解除的,以便能够以所需程度断开或闭合形状配合式换挡元件A或F。
在图4f中示出了形状配合式换挡元件A或F的完全闭合的操作状态。
下面描述有利的处理方法,借助该处理方法可确定根据图3a的形状配合式换挡元件A或F的两个换挡元件半部10和11之间的调节行程范围,在该调节行程范围内可出现图3c中示出的齿对齿状况。为此,形状配合式换挡元件A或F首先从图3a所示的断开操作状态出发朝图3e所示的闭合操作状态的方向被加载以操纵力。随着操作时间的增加,实施为可运动的换挡元件半部10在轴向方向x上朝向实施成轴向不可移动的换挡元件半部11方向被移动。
如果由分别配属于形状配合式换挡元件A或F的传感器确定换挡元件半部10的调节运动为零,则计时器启动并且接着检查换挡元件半部10预先限定的时间段内是否保持在当前位置上。附加地,观察传感器的信号的曲线。如果传感器信号在预先限定的时间段内不低于预先限定的下界限并且同样不超过预先限定的上界限,则确认传感器信号的规定的稳定性并且形状配合式换挡元件A或F的中间位置被评估为足够稳定。该评估结果触发下述适配的开始:借助该适配使预先限定的标准调节行程范围与实际的系统相适配,该系统包括形状配合式换挡元件A或F以及分别配属的传感器。
首先计算作用在形状配合式换挡元件A或F上的且沿轴向作用的闭合力与作用在换挡元件A或F上的径向力之间的比例。据此能够以高的可能性确定,换挡元件是否由于齿对齿状况或由于侧壁夹紧而保持在中间位置且不能转变到闭合的操作状态。在此,径向力由施加在形状配合式换挡元件A或F上的转矩产生。附加地检查换挡元件A或F是否已经借助上述用于解除齿对齿状况的措施或通过用于解除侧壁夹紧的处理方法离开了中间位置(换挡元件首先不能从该中间位置转变到闭合状态中)。
当前,轴向操纵力与施加在形状配合式换挡元件A或F上的径向力之间的比例设置在一个促进齿对齿状况的值范围内。此外,形状配合式换挡元件A或F的中间位置通过下述处理方法来解除:借助该处理方法结束齿对齿状况。出于这个原因,对于中间位置确定齿对齿状况。
在此,有利于齿对齿状况的、轴向力与径向力之间的比例的值范围分别形成下述力关系:关于这些力关系,在换挡元件半部10和11的端面10B和11B之间的区域中的静摩擦力大于由所施加的转矩产生的径向力。在形状配合式换挡元件A或F的这种操作状态中,所施加的转矩通过换挡元件半部10和11之间的、在端面10B和11B的区域中存在的力配合来传递,其中,而后在换挡元件半部10和11之间的相对旋转运动为零。
此外,在确定形状配合式换挡元件A或F的两个换挡元件半部10和11之间的调节行程范围之前,检查是否针对所识别的第一齿对齿状况进行了适配,是否已经识别出一些齿对齿状况,或者是否已经确定了比阈值大的一定数量的齿对齿状况。
如果基于所识别的第一齿对齿状况执行适配,则传感器的信号的最小值和传感器的信号的最大值形成调节行程范围或齿对齿范围的界限。这些值被缓存并且为了以后的适配作为比较值用于被引用。
前述处理方法在下述情况下总是被执行:藉由传感器识别到能够在轴向方向x上运动的换挡元件半部10在形状配合式换挡元件A或F的闭合过程期间的停顿。如果通过上述检查判据以高的可能性识别到齿对齿状况,那么将调节行程范围的缓存的界限与传感器的信号的最小值和传感器的最大值对比,所述最小值和最大值之前针对形状配合式换挡元件A或F的当前所确定的齿对齿状况被确定。
在此,如果传感器的信号的当前值小于或大于调节行程范围的目前的界限,调节行程范围或齿对齿范围被放大。然而首先检查,目前的齿对齿范围和新确定的调节行程范围是否彼此不是太远。如果是这种情况,那么删除当前所确定的齿对齿范围和已经学习到的齿对齿范围或调节行程范围。
如果在形状配合式换挡元件A或F的另一闭合过程期间又确定了存在齿对齿状况,则将为此确定的传感器的信号的最小值和最大值存储为调节行程范围的新的界限。
只要识别到的齿对齿状况的数量小于预先限定的值,就执行该处理方法。
如果形状配合式换挡元件A或F的两个换挡元件半部10和11之间的调节行程范围已经针对所限定数量(其大于预先限定的值)的已识别的齿对齿状况被确定和适配,则将分别针对所识别的齿对齿状况确定的传感器的信号的最小值和最大值与调节行程范围进行比较。如果传感器的信号的当前所确定的最小值和/或最大值位于调节行程范围之外,则调节行程范围的界限分别朝向相应的方向增大一个偏置量。这一直进行,直到调节行程范围的下界限和上界限彼此具有最大的距离。
如果是这种情况并且应当提高调节行程范围的上界限或者应当降低调节行程范围的下界限,则分别以同一步长提高下界限或者分别以同一步长降低上界限。由此,在不进一步增大调节行程范围的宽度的情况下实现所要求的适配。
图5a至图5d示出了从预先限定的两个调节行程范围SWO和SWU到实际的变速器3的适配过程的图示。在此,参考根据图5a至图5d的图示接下来进行详细描述,针对根据图4a的形状配合式换挡元件A或F的齿对齿状况的、挡元件A或F的传感器的参考值LS和LS1如何能够明确地配属于上调节行程范围SWO或下调节行程范围SWU。上调节行程范围SWO限定实施成可运动的换挡元件半部10相对于实施成在轴向方向x上不可运动的换挡元件半部11的调节行程范围,在该调节行程范围内可能出现在图4c中示出的、很可能在换挡元件半部10、11的轴向较长的爪形元件10A1、11A1之间的齿对齿状况。同时,换挡元件半部10的下调节行程范围SWU限定了这样的调节行程范围,在该调节行程范围内,以高的可能性出现在图4d中示出的、在换挡元件半部10或11的较长的爪形元件10A1或11A1与换挡元件半部10或11的较短的爪形元件10A2或11A2之间的齿对齿状况。
在此,出发点是在图5a中示出的调节行程范围SWO和SWU(它们是预先限定的标准调节行程范围)。在此,这两个调节行程范围SWO和SWU与换挡元件半部10的整个调节行程范围(其从0%一直延伸到100%)相比具有更小的宽度。如果调节行程等于0%,则形状配合式换挡元件A或F是完全断开的。如果换挡元件半部10被完全移动并且其调节行程等于100%,则形状配合式换挡元件A或F是完全闭合的。预先限定的上调节行程范围SWO具有下界限SWOL和上界限SWOU。此外,预先限定的下调节行程范围SWU的宽度由下界限SWUL和上界限SWUU限定。在此,下调节行程范围SWU的下界限SWUL与上调节行程范围SWO的上界限SWOU如此确定,使得上调节行程范围SWO和下调节行程范围SWU重叠。
在上调节行程范围SWO中绘出的竖直线LS和在两个调节行程范围SWO和SWU的重叠区域中绘出的另外的竖直线LS1对应于传感器的信号的值,这些值之前对于根据图4a的形状配合式换挡元件A或F的已识别的齿对齿状况被确定。
因为与线LS对应的传感器值可明确地配属于上调节行程范围SWO,所以由此认为,齿对齿状况分别相应于在图4c中示出的、在较长的爪形元件10A1和11A1之间的齿对齿状况。与此不同的是,与线LS1对应的、同样之前针对形状配合式换挡元件A或F的齿对齿状况所确定的传感器值不能明确地配属于上调节行程范围SWO或下调节行程范围SWU。
出于这个原因,从最小的传感器值LSmin出发朝向形状配合式换挡元件A或F的闭合的操作状态的方向限定一个安全调节行程范围。该安全调节行程范围在此由第一调节行程范围PTO和安全范围SOFF组成。在此,第一调节行程范围PTO具有这样的宽度,使得在确定换挡元件半部10之间的齿对齿状况期间传感器的信号的散布不会引起错误的配属或适配。这些偏差不仅由传感器公差产生也由所谓的齿轮接合间隙产生。在此,齿轮接合间隙导致形状配合式换挡元件A或F在变速器3的操作中根据相应在变速器3上施加的负载而相对于所配属的传感器整体上沿轴向方向调移,这阻止非常精确地确定齿对齿状况的精确位置。
在第一步骤中,将上调节行程范围SWO的上界限SWOU按图5a和图5b中所示以适配步长ADAS朝向下界限SWOL移动。由此,在两个调节行程范围SWO和SWU之间的重叠区域的宽度减小。在此,适配步长ADAS是可应用的值。上调节行程范围SWO的新的上界限SWOUn位于安全调节行程范围外。
这种处理方法导致,现在仅仅传感器值LS1的一部分配属于下调节行程范围SWU,而传感器值LS1的其余部分一如既往地位于上调节行程范围SWO与下调节行程范围SWU之间的重叠区域中。
紧接着检查,是否能够进一步以适配步长ADAS来缩短上调节行程范围SWO,而不会由此使得新的上界限SWOUn1位于安全调节行程范围之内。
如图5c中所示,以适配步长ADAS再一次缩短上调节行程范围SWO将导致新的上界限SWOUn1位于安全调节行程范围内。
因为上调节行程范围SWO的这种适配又会开启这种可行方案,即,针对齿对齿状况所确定的传感器值不能明确地配属于上调节行程范围SWO或下调节行程范围SWU,所以确定在新的上界限SWOUn与安全调节行程范围之间的间距。紧接着,将经适配的调节行程范围SWO的宽度仅仅朝向下界限SWOL的方向减小一半距离。在图5d中示出了以该程度缩短的上调节行程范围SWO,该上调节行程范围现在由下界限SWOL和新的上界限SWOUn2限定。
上调节行程范围SWO的最后描述的适配步长导致,现在所有传感器值LS1都配属于下调节行程范围SWU,而传感器值LS一如既往地配属于上调节行程范围SWO。
如果确定进一步的齿对齿状况又处于在根据图5d的经适配的上调节行程范围SWO与下调节行程范围SWU之间的重叠范围中,则再次执行前述的处理方法。在此,一直重复在图5c中示出的上调节行程范围SWO朝向图5d中示出的调节行程范围SWO方向的适配,直到所有传感器值LS1又配属于下调节行程范围SWU并且所有传感器值LS配属于上调节行程范围SWO为止。
图6a又示出了与图5a相应的图示。在此,两个预先限定的调节行程范围SWO和SWU又是用于下面更详细地阐述的处理方法的起点。首先,针对规定的齿对齿状况所确定的传感器值LS全部设置在位于上调节行程范围SWO和下调节行程范围SWU之间的重叠区域中。针对齿对齿状况所确定的传感器值LS1全部位于下调节行程范围SWU中。
在存在这种情形的情况下,从最大传感器值LS1max出发首先又确定安全调节行程范围。紧接着检查,下调节行程范围SWU的宽度的随着下界限SWUL移动适配值ADAS而来的减小是否导致新的下界限SWULn位于安全调节行程范围之内。因为这个检查步骤提供了否定的询问结果,所以减小下调节行程范围SWU的宽度。新的下调节行程范围SWU在图6b中示出。
因为一部分传感器值LS始终位于上调节行程范围SWO与下调节行程范围SWU之间的重叠区域中,所以检查下调节行程范围SWU的宽度是否能够进一步减小适配值ADAS。在当前情况下,下调节行程范围SWU的宽度的进一步减小导致下调节行程范围SWU的进一步新的下界限SWUUn1位于安全调节行程范围之内。因此,不执行将宽度进一步减小适配值ADAS。
随后,确定在下调节行程范围SWU的新的下界限SWULn和安全调节行程范围之间的轴向距离。再次紧接着,新的下界限SWULn移动一半的距离并且下调节行程范围SWU的宽度减小该值。在此,下调节行程范围SWU现在通过再次适配的下界限SWULn2和上界限SWUU来限制。
在当前情况下,现在所有传感器值LS配属于上调节行程范围SWO并且所有传感器值LS1配属于下调节行程范围SWU。出于这个原因,一直中断调节行程范围SWO和SWU的进一步适配,直至与齿对齿状况对应的传感器值又设置在上调节行程范围SWO与经适配的下调节行程范围SWU之间的重叠区域中。
图7a又示出了对应图5a的预先限定的调节行程范围SWO和SWU的图示。在此,所确定的传感器值LS仅部分地位于上调节行程范围SWO内而另一部分位于上调节行程范围SWO与下调节行程范围SWU之间的重叠区域内。同时,传感器值LS1部分地设置在下调节行程范围SWU中并且另一部分设置在两个调节行程范围SWO和SWU之间的重叠区域中。
为了不仅使传感器值LS而且使传感器值LS1可以仅仅配属于上调节行程范围SWO或下调节行程范围SWU,首先检查从最小的传感器值LSmin出发的安全调节行程范围是否与另一安全调节行程范围间隔开。在此,从最大的传感器值LS1max出发的另一安全调节行程范围仅在第一调节行程范围PTO的宽度上朝向上调节行程范围SWO方向延伸。
在当前情况下,该询问提供了肯定的结果,并且确定了最小传感器值LSmin和最大传感器值LS1max之间的中点。然后,上调节行程范围SWO的上界限SWOU朝向下界限SWOL的方向移动,并且减小了上调节行程范围SWO的宽度。在同样的程度上,下调节行程范围SWU的下界限SWUL朝向下调节行程范围SWU的上界限SWOU的方向移动,并且下调节行程范围SWU或其宽度减小。在此,上调节行程范围SWO的新的上界限SWOUn与下调节行程范围SWU的新的下界限SWULn如图7b中所示的那样重合。
在此,两个新的界限SWULn和SWOUn在朝向下调节行程范围SWU的上界限SWUO的方向上以安全偏移值SOFF1与最小传感器值LSmin和最大传感器值LS1max之间的中点间隔开距离地布置。由此可以以简单的方式和方法避免进一步确定的齿对齿状况的错误配属。
图7c示出了另一种情形,在该情形中最小传感器值LSmin和最大传感器值LS1max之间的距离显著小于在根据图7a的图示所基于的情形中。最小传感器值LSmin和最大传感器值LS1max之间的距离在此是这样的,即安全调节行程范围和另一安全调节行程范围重叠。出于该原因,针对图7a和图7b所描述的处理方法不能在基于根据图7c的图示的情形下应用,以便避免通过适配出现根据图4a的换挡元件A或F的齿对齿状况的错误配属。
出于这个原因,首先将下调节行程范围SWU的下界限SWUL提高一个小的适配步长SADAS并且下调节行程范围SWU的宽度减小。在图7d中示出了经适配的下调节行程范围SWU。
紧接着检查,上调节行程范围SWO的上界限SWOU朝向下界限SWOL的方向以小的适配步长SADAS进行的推移是否将导致新的上界限SWOUn位于安全调节行程范围内。因为该检查提供了否定的询问结果,所以上界限SWOU被减小了小的适配步长SADAS。这个适配步长又引起,所有传感器值LS1配属于下调节行程范围SWU。以上述程度减小的上调节行程范围SWO在图7f中示出。
紧接着,一直执行在图6a至图6d中描述的处理方法,直至所有传感器值LS仅仅配属于上调节行程范围SWO。
图8a又示出了对应图5a的预先限定的调节行程范围SWO和SWU的图示。在图8a所基于的情形中,所有确定的传感器值LS和LS1设置在两个预先限定的调节行程范围SWO和SWU之间的重叠区域中。从这种情形出发,下调节行程范围SWU的下界限SWUL以图8b中所示程度以另一适配步长ADAS1朝向上界限SWUU的方向移动,并因此下调节行程范围SWU的宽度减小。该措施引起,现在仅一部分传感器值LS还设置在上调节行程范围SWO中,而另一部分传感器值LS如同传感器值LS1一样位于重叠区域中。
紧接着,进一步如图5a至图5d所描述地执行适配,以便能够将传感器值LS和LS1明确地配属于上调节行程范围SWO或下调节行程范围SWU。
此外,下文描述了学习例程的有利的变体。借助学习例程,可以由配属于形状配合式换挡元件A和F的传感器来确定与在图3a和图3e或图4a和图4f中示出的换挡元件半部10和11的终端部位相应的参考值。在此,学习例程首先从形状配合式换挡元件A或F的完全断开的操作状态出发朝向形状配合式换挡元件A或F的完全闭合的操作状态的方向执行。在形状配合式换挡元件A或F的该操作状态变换过程中,分别确定换挡元件半部10和11的与形状配合式换挡元件A或F的闭合的操作状态对应的终端部位。紧接着,用于形状配合式换挡元件A或F的操作状态变换的学习例程从完全闭合的操作状态出发朝向完全断开的操作状态的方向执行。在形状配合式换挡元件A或F的该操作状态变换过程中确定换挡元件半部10和11的与形状配合式换挡元件A或F的完全断开的操作状态对应的终端部位。
在形状配合式换挡元件A和F的实施方案中,两个换挡元件半部中的仅一个可在轴向方向上调移的换挡元件半部10或11实施成相对于另一个换挡元件半部11或10能够移动,借助相应配属的传感器仅监测可运动的换挡元件半部10或11的轴向调节运动。相反,如果两个换挡元件半部10和11都实施成可在轴向方向上彼此相对运动,则经由相应配属的传感器来监测换挡元件半部10和11的调节运动。换挡元件半部10和11的终端部位可以通过学习例程与首先确定换挡元件半部10和11的哪些终端部位无关地确定。
在确定传感器的参考值(在形状配合式换挡元件A或F的完全闭合的操作状态中,该参考值对应于换挡元件半部10和11的终端部位)期间,换挡元件半部10和11之间的转速差在挂挡时刻被引导向为此所需的转速差范围内的值。于是,换挡元件半部10和11之间的转速差具有接近形状配合式换挡元件A或F的同步转速的值。该措施一方面确保形状配合式换挡元件A或F能可靠地挂挡,并且另一方面确保避免振颤操作以及因此避免形状配合式换挡元件A或F的损坏。
在当前考虑的变速器3中,形状配合式换挡元件A和F的换挡元件半部10和11之间的转速差通过相应地操纵摩擦配合式换挡元件B至E来实现。
因为在形状配合式换挡元件A或F的所要求的挂挡过程期间存在齿对齿状况和/或侧壁夹紧的可能性,所以形状配合式换挡元件A或F以下面详细描述的方式和方法被操纵。在此,采取针对潜在的齿对齿状况和潜在的侧壁夹紧的所谓对策。这是必需的,因为换挡元件半部10或11或换挡元件半部10和11两者在闭合方向上的调节运动在齿对齿状况期间和在侧壁夹紧期间都为零。于是存在这样的可能性,换挡元件半部10和/或11的相应当前的位置在传感器侧被错误地看作是与形状配合式换挡元件A或F的完全闭合的操作状态对应的位置。
出于该原因,在闭合过程期间施加在形状配合式换挡元件A或F上的转矩在换挡元件半部10和11挂入之前(也就是说在爪形元件10A和11A或10A1和11A1之间存在重叠之前)被提高并且附加地减小轴向的闭合力,以便解除或避免潜在的齿对齿状况。
紧接着,如果以换挡元件半部10和11部分地相互重叠为出发点,则降低施加在形状配合式换挡元件A或F上的转矩并且提高沿闭合方向施加在换挡元件A或F上的轴向的操控力。这种处理方法引起,解除或避免在换挡元件半部10和11之间的潜在的侧壁夹紧。
上述措施确保,形状配合式换挡元件A或F的换挡元件半部10和11达到与形状配合式换挡元件A或F的完全闭合的操作状态对应的终端部位并且再次确定传感器的与之对应的参考值。
为了确定换挡元件半部10和11的与形状配合式换挡元件A或F的完全断开的操作状态对应的终端部位,从形状配合式换挡元件A或F的完全闭合的操作状态出发在下面详细描述的程度上执行学习例程。
为此,完全闭合的形状配合式换挡元件A或F首先以最大可能的操纵力在断开方向上被操纵或操控。同时,将施加在形状配合式换挡元件A或F上的转矩尽可能减小。例如可以通过断开所有换挡元件B至E和A或F来降低施加在形状配合式换挡元件A或F上的转矩。在变速器3的这种操作状态中,在变速器3中在变速器输入轴5和变速器输出轴6之间的力流中断并且因此施加在形状配合式换挡元件A或F上的转矩最小。借助该处理方法,以高的可能性来确保:形状配合式换挡元件A或F转变到其完全断开的操作状态中并且传感器无错误地确定换挡元件10和11的终端部位。
分别确定的、与形状配合式换挡元件A或F的断开的和闭合的操作状态对应的参考值被缓存在为此设置的存储器中。
为了避免错误地确定换挡元件半部10和11的这些终端部位,可以规定,多次相继地执行学习例程。形状配合式换挡元件A和F的换挡元件半部10和11的在此相应确定的终端部位被相互对比。如果传感器的相应确定的参考值彼此之间仅轻微不同时,则认为足够精确地确定了参考值。紧接着,参考值被存储在控制器(优选变速器控制器)的非易失性存储器中。
如果一次性地确定了与形状配合式换挡元件A或F的断开和闭合的操作状态对应的所确定的参考值,则形状配合式换挡元件A或F的操作范围附加地被划分成温度和压力等级。接着,随着每次到达与形状配合式换挡元件A或F的断开的或闭合的操作状态对应的爪终端部位,确定终端部位的参考值或位置值。将可运动的换挡元件半部10的终端部位的新确定的位置值与终端部位的之前所确定的位置值(其配属于为该等级确定了新的位置值的温度和压力等级)进行比较。如果当前所确定的位置值大于之前所确定的位置值,则将当前温度和压力等级的位置值提高一个经限定的值。如果当前所确定的位置值小于之前所确定的位置值,则将当前观察的温度和压力等级的位置值降低一个值。
分别经适配的值针对当前的温度和压力等级被存储并且被用作进一步的适配步长的参考值。
如果已针对一温度和压力等级执行了一定的预先限定数量的适配,则将可参数化的值或预先限定的步距(之前相应确定的位置值被增大或减小所述步距)减小。由此以简单的方式和方法实现了,在开始时更粗略地且更快地执行适配并且随着操作时间的增加在更小的程度上考虑两个适配步长之间的偏差。因此,错误的传感器信号对已经适配的系统具有明显较小的影响。
只有当针对换挡元件半部10的两个终端部位再次执行了可参数化的数量的适配,才将以最后描述的程度确定的适配值作为偏移量添加在换挡元件半部10的初始学习的终端部位或从中减去。由此确保,在适配用于终端部位识别之前,该适配尽可能准确地映射换挡元件半部10的物理的终端部位。
作为对此的替代方案或附加方案,也存在这样的可行方案,即,根据经限定的行驶状况来执行换挡元件半部10的终端部位的位置值的适配。这种行驶状况例如是车辆驱动传动系1的滑行模式或负载模式。此外,也可以在车辆静止状态期间或者在针对倒车行驶“R”进行挂挡转换时执行所述适配。
随着传感器成熟度的增加,温度相关的等级也可以通过下述特性曲线来代替:所述特性曲线的斜率和支点通过所述适配来适配。
图9示出传感器的信号的多条曲线,该传感器配属于形状配合式换挡元件A或F。在此,曲线VA和VF分别对应于传感器的原始信号,该传感器配属于形状配合式换挡元件A或F。在整个调节行程上的断开过程或者闭合过程期间,藉由传感器可以确定换挡元件半部10相对于换挡元件半部11的当前位置。在此,信号VA和VF的曲线分别理想地示为直线。曲线VF和VA的斜率分别具有不同的符号。这是因为,换挡元件A和F分别在不同的方位被安装在变速器3中。
被示出为高于信号曲线VF和VA的另外的曲线VFEA和VAEA是这样的曲线:从信号曲线VF和VA出发在执行前面所描述的终端部位确定之后存在的曲线。
在此基础上,通过将形状配合式换挡元件A或F的操作范围划分为压力和温度等级来进行终端部位的适配,这同样在前面进行了详细描述。从所述终端部位适配得到两个在图9中示出的调节行程范围Eauf和Ezu。在此,范围Eauf和Ezu分别超出在形状配合式换挡元件A或F的整个调节行程范围延伸,以便在确定换挡元件半部10的当前的调节行程位置时能够在合适的程度上考虑由压力和温度引起的散布。
在图9中在两个调节行程范围Eauf和Ezu上方示出了曲线VFada,该曲线表示曲线VFEA和两个范围Eauf和Ezu的组合。
在曲线VFada上方又示出的曲线Vstart,其对应于传感器的信号(基于该信号进行齿对齿适配)的曲线。基于曲线Vstart,执行调节行程(该调节行程内有可能出现齿对齿状况)的上述确定。在执行针对根据图3a的换挡元件A或F的齿对齿范围的确定或针对根据图4a的换挡元件A或F的齿对齿范围的确定之后,基于通过各种适配和学习例程收集到的信息将线性的曲线Vstart划分为不同的调节行程范围。具有该信息的曲线对应于曲线Vend,下面详将细描述该曲线的范围。
在曲线Vend的第一调节行程值S1和第二调节行程值S2之间,当前被假设为形状配合式换挡元件A或F的完全挂出的操作状态。该操作状态因此对应于换挡元件半部10的第一终端部位。从调节行程值S2起,曲线Vend上升直到第三调节行程值S3,该第三调节行程值限定在换挡元件半部10和11之间的齿对齿范围的起点。因此,在根据图3a的换挡元件A或F的爪形元件10A和11A之间的齿对齿状况在这里是有可能出现的。此外,在根据图4a的形状配合式换挡元件A或F的换挡元件半部10和11的较长的爪形元件10A1和11A1之间的齿对齿状况在这里也是有可能出现的。
齿对齿范围从调节行程值S3延伸直到另一调节行程值S4。从调节行程值S4开始随着进一步增加的调节行程值,在形状配合式换挡元件A或F的两个换挡元件半部10和11之间存在部分重叠。
调节行程值S5限定根据图4a的形状配合式换挡元件A或F的另一齿对齿范围的下界限,在该齿对齿范围内有可能出现在换挡元件半部10和11的较长的爪形元件10A1或11A1与较短的爪形元件11A2或10A2之间的齿对齿状况。此外,另一调节行程范围S6限定该齿对齿范围的上界限。
在调节行程范围S7(其在当前考虑的应用情况中大于调节行程值S6)和另一较大的调节行程值S8之间限定另一调节行程范围。在该调节行程范围内,形状配合式换挡元件A或F这样地部分重叠,使得分别施加在形状配合式换挡元件A或F上的转矩可在不损害形状配合式换挡元件A或F的疲劳强度的情况下在换挡元件A或F的整个范围上被传递。通过对此的认识可以实现所谓的部分重叠式行驶,而不必借助会影响行驶舒适性的增强措施使换挡元件A或F转变到其完全闭合的操作状态中。在调节行程值S9上识别出形状配合式换挡元件A或F的完全闭合的操作状态并且由此出认为可运动的换挡元件半部10处于其第二终端部位中。
附图标记清单
1 车辆驱动传动系
2 驱动机
3 变速器
4 从动装置
5 变速器输入轴
6 变速器输出轴
7 扭转减振器
8 液力变矩器
9 变矩器锁止离合器
10,11 换挡元件半部
10A,10A1,10A2 爪形元件
11A,11A1,11A2 爪形元件
10B,10B1,10B2 爪形元件的端面
10C 爪形元件的侧壁
11B,11B1,11B2 爪形元件的端面
11C 爪形元件的侧壁
“1”至“9” 用于前进行驶的传动比
“R” 用于倒车行驶的传动比
A至F 换挡元件
ADAS 适配步长
ADAS1 另一适配步长
Eauf、Ezu 调节行程范围
LS,LS1 传感器值
LS1max 最大传感器值
LSmin 最小传感器值
P1至P4 行星齿轮组
PTO 第一调节行程范围
S1至S9 离散的调节行程值
SADAS 小的适配步长
SOFF 安全范围
SWO 上调节行程范围
SWOL,SWOU 上调节行程范围的界限
SWU 下调节行程范围
SWUL,SWUU 下调节行程范围的界限
VF,VA,VFEA
VAEA,VFada,
Vstart,Vend 传感器的信号的曲线

Claims (16)

1.一种用于在闭合形状配合式换挡元件(A,F)过程中并且在形状配合式换挡元件(A,F)的两个换挡元件半部(10,11)之间存在齿对齿状况时确定所述两个换挡元件半部(10,11)之间的调节行程范围的方法,通过所述换挡元件半部中的至少一个换挡元件半部(10)相对于另一个换挡元件半部(11)的运动,所述换挡元件半部能够彼此形状配合地接合或脱离接合,
其中,借助传感器来监测可运动的所述至少一个换挡元件半部(10)相对于所述另一个换挡元件半部(11)的调节运动,
其特征在于,
在下述情况下识别到齿对齿状况:藉由传感器在可运动的所述至少一个换挡元件半部(10)的在所述形状配合式换挡元件(A,F)的断开状态和闭合状态之间的调节行程范围内确定了可运动的所述至少一个换挡元件半部(10)在闭合方向上的调节运动为零,施加在所述形状配合式换挡元件(A,F)上的闭合力与作用在所述换挡元件半部(10,11)上的、由施加在所述形状配合式换挡元件(A,F)上的转矩产生的径向力之比处于促进齿对齿状况的值范围内,以及藉由所述传感器在减小闭合力之后并且/或者在提高所施加的转矩之后识别到可运动的所述至少一个换挡元件半部(10)在闭合方向上的调节运动。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
在下述情况下启动对换挡元件半部(10,11)之间的调节行程范围的确定:藉由所述传感器确定了可运动的所述至少一个换挡元件半部(10)在闭合方向上的调节运动为零,以及所述传感器的信号在等于预先限定的时间段或长于所预先限定的时间段的时间段内大于或等于预先限定的下阈值且小于或等于预先限定的上阈值。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
在首次确定齿对齿状况并确定与之相对应的换挡元件半部(10,11)之间的调节行程范围时,所述传感器的信号的最小值和所述传感器的信号的最大值形成所述换挡元件半部(10,11)之间的、在其中预期出现齿对齿状况的调节行程范围的界限。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,
当所述传感器的信号的其他值与所述传感器的之前所确定的信号值的值偏差相应地大于阈值的量时,根据所述传感器的信号的其他值来改变所述调节行程范围的界限,所述其他值相应地在针对识别到的齿对齿状况进一步确定所述换挡元件半部(10,11)之间的调节行程范围期间被确定。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,当在由所述传感器的信号的当前所确定的值所限定的值范围与之前已确定的值范围之间的距离小于或等于预先限定的阈值时,相应地根据所述传感器的信号的当前所确定的值来改变所述值范围的界限。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法,其特征在于,当由所述传感器的信号的当前所确定的值所限定的调节行程范围与之前所确定的调节行程范围之间的距离大于所预先限定的阈值并且之前所确定的调节行程范围已根据小于阈值的数量的识别到的齿对齿状况确定时,丢弃之前所确定的调节行程范围的界限并且在随后确定齿对齿状况时重新确定调节行程范围。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的方法,其特征在于,通过根据所述传感器的信号的所确定的值改变所述界限来增大所述调节行程范围,直到所述调节行程范围的界限之间的距离大于或等于预先限定的最大值。
8.根据权利要求3至5中任一项所述的方法,其特征在于,将所述传感器的信号的分别针对齿对齿状况所确定的最小值和所述传感器的信号的同样所确定的最大值分别与已经根据大于阈值的数量的所确定的齿对齿状况而被确定的调节行程范围的界限进行对比,其中,当所述传感器的信号的所确定的最小值和所确定的最大值分别与所述调节行程范围的下界限或上界限相差大于阈值的量的值时,使所述调节行程范围的界限增大或者缩小某偏移量。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,在下述情况下分别根据所述传感器的信号的针对齿对齿状况所确定的最小值或所述传感器的信号的同样所确定的最大值来改变所述调节行程范围的界限:所述调节行程范围的界限的距离已经达到或者超过最大值并且所述传感器的信号的最小值或最大值处于所述调节行程范围之外,其中,于是分别彼此协调地对所述调节行程范围的界限进行适配,使得经适配的调节行程范围的界限之间的距离没有超过最大距离。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在下述情况下从在彼此重叠的所述换挡元件半部(10,11)之间的预先限定的两个调节行程范围(SWO,SWU)出发来确定两个调节行程范围:所述换挡元件半部(10,11)中的每个换挡元件半部均设计有两组爪形元件(10A1,10A2,11A1,11A2),其中,第一组爪形元件(10A1,11A1)在可运动的所述至少一个换挡元件半部(10)的调节方向上所具有的长度大于第二组爪形元件(10A2,11A2)所具有的长度,并且所述两个组爪形元件(10A1,10A2,11A1,11A2)在所述换挡元件半部(10,11)的圆周方向上交替地并排布置。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,对所述调节行程范围(SWO,SWUL)的界限(SWOU,SWUL)进行适配,直至所述传感器的信号的针对齿对齿状况所确定的并且处于所述两个调节行程范围(SWO,SWU)的重叠区域内的所有值仅配属于所述两个调节行程范围中的一个调节行程范围(SWO或SWU)。
12.根据权利要求10或11所述的方法,其特征在于,所述调节行程范围(SWO)具有这样的最小宽度,使得由所述形状配合式换挡元件(A,F)相对于所述传感器的运动和由公差引起的传感器特性所导致的、在所述传感器的信号的相应地针对齿对齿状况所确定的最小值与最大值之间的距离被包括在所述调节行程范围(SWO)中,所述调节行程范围展示针对所述传感器的信号的值范围,所述信号针对所述换挡元件半部(10,11)中的第一组的爪形元件(10A1,11A1)之间的齿对齿状况被确定。
13.一种控制器,所述控制器用于在闭合形状配合式换挡元件(A,F)的过程中确定所述形状配合式换挡元件(A,F)的能够彼此形状配合地进行接合的两个换挡元件半部(10,11)之间的齿对齿状况,
其中,在闭合过程期间借助传感器来监测在所述换挡元件半部(10,11)之间在闭合方向上的相对运动,
其特征在于,
所述控制器被实施成使得在下述情况下识别到齿对齿状况:藉由传感器在所述换挡元件半部(10,11)之间在所述形状配合式换挡元件(A,F)的断开状态和闭合状态之间的调节行程范围内确定了所述换挡元件半部(10,11)之间在闭合方向上的相对运动为零,施加在所述形状配合式换挡元件(A,F)上的闭合力与作用在所述换挡元件半部(10,11)上的、由施加在所述形状配合式换挡元件(A,F)上的转矩产生的径向力之比处于促进齿对齿状况的值范围内,以及藉由所述传感器在减小闭合力之后并且/或者在提高所施加的转矩之后识别到可运动的至少一个换挡元件半部(10)在闭合方向上的调节运动。
14.根据权利要求13所述的控制器,其特征在于,所述控制器在控制侧执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。
15.一种计算机可读的数据载体,在该数据载体上存储有计算机程序产品的程序代码装置,以便当在计算机上或在相应的计算单元上实施所述计算机程序产品时,执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法的所有步骤。
16.根据权利要求15所述的计算机可读的数据载体,其特征在于,所述计算机或计算单元是根据权利要求13所述的控制器。
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