Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein automatisiertes Schaltgetriebe, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 102006 018 313 A1 ist ein Verfahren bekannt, mit welchem an einer Schaltgruppe eines automatisierten Schaltgetriebes die Position eines Schaltelements, nämlich einer Schaltmuffe, indirekt ohne speziellen Sensor dadurch gemessen werden kann, dass die Durchbiegung einer mit einer Schaltschiene und der Schaitmuffe zusammenwirkende Schaltgabel ermittelt wird. Aus der DE 102006 018314 A1 ist ein Verfahren bekannt, um einen Betätigungsdruck eines Betätigungsmittels der Schaltschiene zu bestimmen.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Getriebe zu schaffen. Dieses Problem wird durch ein Getriebe gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist der Schaltschiene der oder jeder Schaltgruppe jeweils ein zusammen mit der jeweiligen Schaltschiene relativ zu einem entsprechenden Messwertaufnehmer verlagerbarer Sensor zugeordnet, wobei im Bereich mindestens einer Schaltgruppe einerseits eine erste Relativposition zwischen Messwertaufnehmer und Sensor in Betätigungsrichtung der jeweiligen Schaltschiene und andererseits eine zweite Relativposition zwischen Messwertaufnehmer und Sensor senkrecht zur Betätigungsrichtung der jeweiligen Schaltschiene erfassbar ist, und wobei eine Auswerteinrichtung aus der zweiten Relativposition Systemzustände der jeweiligen Schaltgruppe ableitet.

Beim erfindungsgemäßen Getriebe ist es möglich, aus der zweiten Relativposition zwischen dem Messwertaufnehmer und dem Sensor einer Schaltgruppe, die senkrecht zur Betätigungsrichtung der jeweiligen Schaltschiene erfasst wird, Systemzustände der jeweiligen Schaltgruppe und damit Systemzustände des Getriebes abzuleiten. Beim erfindungsgemäßen Getriebe wird demnach nicht nur die erste Relativposition zwischen dem Messwertaufnehmer und dem Sensor einer Schaltgruppe in Betätigungsrichtung erfasst und ausgewertet, sondern vielmehr auch die zweite Relativposition senkrecht zur Betätigungsrichtung, um so Informationen über den Systemzustand des Getriebes zu erhalten. Diese Informationen können dazu genutzt werden, um Schaltzustände und/oder Schaltabläufe in der jeweiligen Schaltgruppe und damit im Getriebe zu bewerten und/oder zu adaptieren und/oder zu steuern und/oder zu regeln. Hierdurch wird eine völlig neue Funktionalität eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispieie der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung eines Getriebes mit drei

Schaltgruppen in Draufsicht, und Fig. 2 eine Schaltgruppe des Getriebes der Fig. 1 in Seitenansicht.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Schaltgruppe. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 am Beispiel eines als automatisiertes Schaltgetriebe ausgebildeten Getriebes 1 im Detail beschrieben, wobei das Getriebe 1 gemäß Fig. 1 insgesamt drei Schaltgruppen 2, 3 und 4 umfasst. Fig. 2 zeigt eine derartige Schaltgruppe 2 bzw. 3 bzw. 4 in Seitenansicht. Bei der Schaltgruppe 2 kann es sich um eine Hauptschaltgruppe, bei der Schaltgruppe 3 um eine Splitterschaltgruppe und bei der Schaltgruppe 4 um eine Rangeschaltgruppe eines sogenannten Gruppenschaltgetriebes handeln. Jede der Schaitgruppen 2, 3 und 4 verfügt über eine Schaltschiene 5, an der eine Schaltgabel 6 angreift, wobei die Schaltgabel 6 mit einem Schaltelement 7, insbesondere einer Schaltmuffe, zusammenwirkt. Die Schaltschiene 5 jeder Schaltgruppe 2, 3, 4 ist von jeweils einem nicht gezeigten Betätigungselement betätigbar und damit in Richtung einer Betätigungsrichtung 8 translatorisch verlagerbar, wobei die translatorische Verlagerung der Schaltschiene 5 einer jeden Schaltgruppe 2, 3, 4 über die jeweilige Schaltgabel 6 auf das entsprechende Schalteiement 7 umgesetzt wird. Hierbei kann die Schaltgabel 6 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3, 4 senkrecht zur Betätigungsrichtung 8 einer Verformung unterliegen, also entlang einer senkrecht zur Betätigungsrichtung 8 verlaufenden Verformungsrichtung 9.

Der Schaltschiene 5 einer jeden Schaltgruppe 2, 3 und 4 ist ein Sensor 10 zugeordnet, wobei der Sensor 10 mit der Schaltschiene 5 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 und 4 fest verbunden ist und demnach zusammen mit der Schaltschiene 5 relativ zu einem entsprechenden Messwertaufnehmer 11 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3, 4 (siehe Fig. 2) verlagerbar ist.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist im Bereich jeder Schaltgruppe 2, 3, 4 des Getriebes 1 einerseits eine erste Relativposition zwischen dem Messwertaufnehmer 11 und dem Sensor 10 in Betätigungsrichtung 8 der jeweiligen Schaltschiene 5 und andererseits eine zweite Relativposition zwischen dem Messwertaufnehmer 11 und dem Sensor 10 senkrecht zur Betätigungsrichtung 8 und damit in Verformungsrichtung 9 der jeweiligen Schaltschiene 5 erfassbar.

Eine Auswerteinrichtung 12 ermittelt zumindest aus der zweiten Relativposition des Sensors 10 zum Messwertaufnehmer 11 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4, also zumindest aus der Relativposition senkrecht zur Betätigungsrichtung 8 der Schaitschiene 5, Systemzustände der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 und damit des Getriebes 1. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ermittelt die Auswerteinrichtung 12 aus der zweiten Relativposition zwischen dem Sensor 10 und dem Messwertaufnehmer 11 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 eine in der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 auf die jeweilige Schaltschiene 5 wirkende Kraft. So kann z. B. die bei einem Gangeinlegen auf die Schaltschiene 5 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 auf die Schaltschiene 5 wirkende Schaltkraft ermittelt werden. Ebenso ist es möglich, die bei einem Gangauslegen auf die jeweilige Schaltschiene 5 der jeweiligen Schaltgruppe 2 bzw. 3 bzw.

4 wirkende Schaftkraft zu ermitteln. Ebenso kann aus der zweiten Relativposition unter Umständen darauf geschlossen werden, dass keine Schaltkräfte auf die Schaltschiene 5 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 wirken, dass also die jeweilige Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 kraftfrei ist.

Auf Grundlage der aus der zweiten Relativposition ermittelten, auf die jeweilige Schaltschiene 5 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 wirkenden Kraft ist es möglich, dass die Auswerteinrichtung 12 Schaltzustände und/oder Schaltabläufe in der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 bewertet und/oder adaptiert und/oder steuert und/oder regelt.

So ist es z. B. möglich, auf Grundlage der aus der zweiten Relativposition ermittelten Schaltkraft einen Regelkreis für einen sogenannten Presslufthammereffekt aufzubauen. Reicht z. B. die beim Gangauslegen ermittelte Schaltkraft nicht aus, eine Kupplung eines Getriebes zu öffnen oder zu schließen, so kann über eine Modulation des Betätigungselements der Schaltschiene

5 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 der Presslufthammereffekt eingestellt bzw. geregelt werden.

Ferner kann aus der für eine Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 ermittelten, auf die jeweilige Schaltschiene 5 wirkenden Schaltkraft in Verbindung mit der ersten Relativposition der Schaltschiene 5 abgeleitet werden, ob eine Ansteuerung des Schaltelements 7 erfolgreich ist oder nicht. Wird z. B. an einem Getriebe ein schleichender Ausschaltvorgang für einen Gang detektiert, dieser Vorgang wird auch als Gangwandern bezeichnet, so kann die Auswerteinrichtung 12 entscheiden, ob die entsprechende Kupplung wieder in ihre alte Position gebracht werden kann. Verbiegt sich die Schaltschiene 5 in Verformungsrichtung 9 ohne messbare Positionsänderung in Betätigungsrichtung 8, ist also eine Veränderung der zweiten Relativposition ohne Veränderung der ersten Relativposition feststellbar, so kann daraus geschlossen werden, dass eine weitere Ansteuerung der Schaltschiene 5 unter gleichen Rahmenbedingungen keinen Sinn macht. So kann dann die Auswerteinrichtung 12 z. B. entscheiden, das wirksame Motormoment und damit die Verspannung im Antriebsstrang zu reduzieren, um so die entsprechende Kupplung wieder in ihre alte Position zu überführen und damit dem Gangwandern entgegenzuwirken. Ebenso kann die Auswerteinrichtung 12 entscheiden, auf einen Lastwechsel im Antriebsstrang zu warten, bevor sie die Schaltschiene 5 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 erneut ansteuert.

Unter Kenntnis der aus der zweiten Relativposition ermittelten, auf die Schaltschiene 5 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 ermittelten Schaltkraft und der entsprechenden ersten Relativposition können weiterhin Adaptionsgrößen für Schaltabläufe berechnet und auf ihre Wirksamkeit überprüft werden. Sollen z. B. große Stöße auf Anschläge der Schaltschiene 5 einer Schaltgruppe 2 bzw. 3 bzw. 4 verhindert werden, so kann durch gezieltes Befüllen einer Zylindergegenseite eines als Betätigungszylinder ausgebildeten Betätigungselements der entsprechenden Schaltschiene 5 ein Polster aufgebaut werden.

Bei zu starker Befüllung der Zylindergegenseite des Betätigungselements erhöht sich dann die Schaltzeit. Wird die Zylindergegenseite zu wenig befüllt, so ist das Polster nicht effektiv. Aus den aus der zweiten Relativposition ermittelten Schaltkräften lässt sich die Effizienz des in der Zylindergegenseite des Betätigungselements aufgebauten Polsters beurteilen. In Abhängigkeit dieser Beurteilung kann dann eine Ansteuersequenz für die Zylindergegenseite verändert oder beibehalten werden.

Ferner ist es möglich, dass die Auswerteinrichtung 12 eine zeitliche Ableitung der ersten Relativposition und/oder der zweiten Relativposition bildet und hieraus die Schaltqualität beurteilt. Ferner kann die Auswerteinrichtung 12 eine zeitliche Ableitung der zeitlichen Änderung der ersten Relativposition und/oder der zweiten Relativposition bilden, um die Schaltqualität zu beurteilen und gegebenenfalls zu adaptieren.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ermittelt die Auswerteinrichtung 12 aus der zweiten Relativposition des Sensors 10 zum Messwertaufnehmer 11 ein in der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 auf die jeweilige Schaltschiene 5 wirkendes Drehmoment. In einem Getriebe sind, wie in Fig. 1 gezeigt, typischerweise mehrere Schaltschienen 5 verbaut. Es sind mehrere Sensoren 10 zur Positionsbestimmung der einzelnen Schaltschienen 5 vorhanden. Dann, wenn keine Kräfte auf die Schaltschienen 5 wirken, und dennoch eine Änderung der zweiten Relativpositionen messbar ist, so kann hieraus auf eine Verwindung eines unter einer Drehmomentbelastung stehenden Gehäuses des Getriebes geschlossen werden. Die Änderungen der zweiten Relativpositionen sind dann ein Maß für das im Antriebsstrang wirkende Drehmoment.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist es möglich, aus der zweiten Relativposition auf eine Drehrichtung einer Ausgangswelle des Getriebes 1 und/oder auf eine Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs zu schließen. Je nach Drehrichtung einer Ausgangswelle des Getriebes wirken andere Kräfte auf das Getriebegehäuse. Neben dem Drehmoment kann aus der zweiten Relativposition weiterhin auch die Drehrichtung der Getriebeausgangswelle bzw. die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs geschlossen werden. Durch Erfassung und Auswertung der zweiten Relativposition zwischen Sensor 10 und Messwertaufnehmer 11 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 kann auf eine Vielzahl weiterer Systemzustände im Getriebe 1 geschlossen werden.

So ist z. B. eine Anschlagverschieißerkennung realisierbar. Um eine Anschlagposition ermitteln zu können, muss das entsprechende Schaltelement 7 bzw. die Schaltschiene 5 mit einer definierten Kraft gegen einen Anschlag gefahren werden. Durch Erfassung dieser Kraft lassen sich reproduzierbare Verhältnisse realisieren. Weiterhin kann ein Verschleiß des entsprechenden Anschlags der Schaltschiene 5 bzw. des Schaltelements 7 ermittelt werden.

Ferner können Schwingungen im Antriebsstrang erkannt werden. Werden bei nicht betätigten Schaltschienen 5 sich periodisch wiederholende Abstandsänderungen in der zweiten Relativposition registriert, so kann auf Schwingungen im Antriebsstrang geschlossen werden. Die Auswerteineinheit 12 kann dann zur Schwingungsreduzierung Gegenmaßnahmen einleiten, z. B. durch Veränderung der Ansteuerung einer Kupplung.

Weiterhin ist es möglich, dass die Auswerteinrichtung 12 eine Restlebensdauer von Komponenten des Getriebes 1, so z. B. eines Lagers für die Schaltschienen 5 der Schaltgruppen 2, 3 bzw. 4, errechnet. Derartige gewonnene Erkenntnisse können dann bei einer Neukonstruktion von Getrieben zu einer Optimierung der Dimensionierung von Komponenten des Getriebes, so z.B. von Kupplungen, Schaltschienen, Lagern, Gehäusen, Betätigungszylinder, Antriebsmotoren und dergleichen, verwendet werden. Als weiteren Systemzustand kann die Auswerteinrichtung 12 z. B. ein sogenanntes Getrieberatschen erkennen. Ratscht ein Getriebe beim Einlegen eines Gangs, so werden Schwingungen auf die entsprechende Schaltschiene 5 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 übertragen. Registriert die Auswerteinrichtung 12 Schwingungen in der zweiten Relativposition, so kann dieselbe auf ein Getrieberatschen schließen, Gegenmaßnahmen ergreifen oder eine Fehlermeldung generieren. Aus den Schwingungsamplituden kann die Auswerteinrichtung 12 auf den Verschleißzustand von Schaltklauen jeglicher Form, z. B. Schrägklauen, Spitzklauen, Rundklauen und dergleichen, schließen.

Es ist auch möglich, dass die Auswerteinrichtung 12 aus der zweiten Relativposition eine sogenannte Zahn-auf-Zahn-Stellung im Getriebe 1 erkennt. Befindet sich z. B. ein Schaitelement 7 nicht im Bereich eines Anschlags, ist der Antriebsstrang nahezu drehmomentfrei und wird aus der zweiten Relativposition auf eine Schaltkraft geschlossen, die größer als ein vorgegebener Mindestwert ist, so kann auf eine Zahn-auf-Zahn-Stellung an einem unsynchronisierten Schaltelement geschlossen werden. Bei einem synchronisierten Schaltelement kann in dieser Situation ebenfalls auf eine Zahn-auf-Zahn-Stellung oder auf einen Synchronisiervorgang geschlossen werden. Ist ein Synchronisiervorgang abgeschlossen, so liegt in diesem Fall immer eine Zahn-auf-Zahn-Stellung vor.

Ferner ist es möglich, dass die Auswerteinrichtung 12 aus der zweiten Relativposition auf eine Verklemmung von Schaltelementen schließt. Befindet sich z. B. ein Schaltelement 7 oder eine Schaltschiene 5 einer Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 im Bereich eines Anschlags, der Antriebsstrang ist jedoch nicht drehmomentfrei oder es liegen Antriebsstrangschwingungen vor und es kann eine Schaltkraft größer als ein vorgegebener Mindestwert aus der zweiten Relativposition ermittelt werden, so kann auf eine Verklemmung von Schaltelementen oder auf eine Zahn-auf-Zahn-Stellung geschlossen werden, wobei dann, wenn die ermittelte Position außerhalb einer typischen Zahn-auf-Zahn-Stellung liegt, eine Verklemmung des Schaltelements vorliegt. Weiterhin kann die Auswerteinrichtung 12 als Systemzustand des Getriebes 1 die Verbindung zwischen Schaltschiene 5 und Schaltgabel 6 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 beurteilen. Ist nämlich die Verbindung zwischen Schaltschiene 5 und Schaltgabel 6 nicht funktionstüchtig, so bewegt sich bei Beaufschlagung eines der Schaltschiene 5 zugeordneten Betätigungseinrichtung zwar die Schaltschiene 5, die Schaltgabel 6 folgt dieser Betätigung jedoch nicht oder nur bedingt. In diesem FaIi stützt sich dann die Schaltgabel 6 an Gleitsteinen nur bedingt oder gar nicht ab, so dass dann die Schaltschiene 5 nicht in dem Maß durchgebogen würde, wie dies bei einer funktionstüchtigen Verbindung zwischen Schaltschiene 5 und Schaltgabel 6 der Fall wäre. Aus einer unter diesen Bedingungen abweichenden zweiten Relativposition zwischen Sensor 10 und Messwertaufnehmer 11 kann demnach auf eine nicht funktionstüchtige Verbindung zwischen Schaltschiene 5 und Schaltgabel 6 geschlossen werden.

Darüber hinaus ist es möglich, dass die Auswerteinrichtung 12 aus der zweiten Relativposition zwischen Sensor 10 und Messwertaufnehmer 11 einen Effektivwert an einem Eingriffspunkt der Schaltgabel 6 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 ermittelt. Aus einer aus der zweiten Relativposition ermittelten Schaltkraft kann zusammen mit einer aus der ersten Relativposition ermittelten Weginformation der Schaltschiene 5 und/oder der Schaltgabel 6 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 der Effektivweg des Eingriffspunkts der Schaltgabel 6 berechnet werden. Aus der Kenntnis dieses Effektivwegs kann dann mit kleineren bzw. dünneren Schaltelementen gearbeitet werden, als dies bislang bei Getrieben üblich ist. Außerdem kann auf Totwege und Überdeckungen verzichtet werden. Diese sind bei aus der Praxis bekannten Getrieben aus Unkenntnis des Effektivwegs aus Sicherheitsgründen erforderlich. Auf Grundlage des so ermittelten Effektivwegs lässt sich darüber hinaus eine Verschleißerkennung der Schaltelemente realisieren. Dann, wenn Funktionalitäten des Getriebes, wie z. B. eine Istgangerkennung, auf dem Effektivweg beruhen, können bislang erforderliche Toleranzen und Hysteresen vermieden werden.

Aus dem aus der zweiten Relativposition der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 ermittelten Effektivweg oder aus den entsprechend ermittelten Schaltkräften können Getriebegeometrien gelernt und adaptiert werden.

Ferner ist es möglich, dass die Auswerteinrichtung 12 unter Verwendung der jeweiligen zweiten Relativposition der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 und 4 Getriebemodelle parametrisiert. So ist es z. B. möglich, das Verhalten von Schaitelementen des Getriebes unter Verwendung mathematischer Modelle zu simulieren. Hierbei wird davon ausgegangen, dass sich alle beteiligten Komponenten immer gleich und spezifikationskonform verhalten. Mit der Erfindung lassen sich, wie oben dargelegt, eine Vielzahl von Systemzuständen des Getriebes 1 ermitteln bzw. ableiten, auf Grundlage derer die mathematischen Modelle des Getriebes parametrisiert werden können, um so eine genauere Simulation von Komponenten des Getriebes zu ermöglichen.

Weiterhin ist es möglich, aus ermittelten Schaltkräften beim Gangeinlegen und Gangauslegen Motoraufhängungspunkte und Getriebeaufhängungspunkte des Kraftfahrzeugs zu diagnostizieren. Wirken z. B. keine Schaltkräfte auf die Schaltschienen 5, ist dennoch eine Änderung der zweiten Relativpositionen messbar, so Hegt dies an einer Verwindung des unter Drehmomentbelastung stehenden Gehäuses des Getriebes. Diese Änderung der zweiten Relativposition ist also, wie bereits oben ausgeführt, ein Maß für das im Antriebsstrang wirkende Drehmoment. Die Verwindung des Getriebegehäuses hängt jedoch von der Getriebeaufhängung ab. Ändert sich das Verwindungsverhalten des Getriebegehäuses, so kann auf eine Veränderung der Getriebeaufhängung geschlossen werden. Aus Kenntnis der zweiten Reiativposition des Sensors 10 zum Messwertaufnehmer 11 der jeweiligen Schaltgruppe 2, 3 bzw. 4 kann demnach die Auswerteinrichtung 12 auf eine Vielzahl unterschiedlicher Systemzustände der jeweiligen Schaltgruppe und damit des Getriebes 1 schließen.

Bezugszeichen

1 Getriebe

2 Schaltgruppe

3 Schattgruppe

4 Schaltgruppe

5 Schaltschiene

6 Schaltgabel

7 Schaltelement

8 Betätigungsrichtung

9 Verformungsrichtung

10 Sensor

11 Messwertaufnehmer

12 Auswerteineinrichtung