WO2004037590A1 - Verfahren zur steuerung eines antriebsstrangs mit einer automatisierten kupplung - Google Patents

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WO2004037590A1 PCT/EP2003/011691 EP0311691W WO2004037590A1 WO 2004037590 A1 WO2004037590 A1 WO 2004037590A1 EP 0311691 W EP0311691 W EP 0311691W WO 2004037590 A1 WO2004037590 A1 WO 2004037590A1
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transmission
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Manfred Guggolz
Werner Hillenbrand
Yiaoyi Liu
Detlef Schnitzer
Markus Veit
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    • Y10S477/00—Interrelated power delivery controls, including engine control
    • Y10S477/906—Means detecting or ameliorating the effects of malfunction or potential malfunction

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a drive train of a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • EP 0 695 665 AI describes a method for operating a drive train of a motor vehicle with an automated transmission in the form of an automatic transmission.
  • the transmission can be connected to a drive machine in the form of a motor by means of an automated clutch.
  • the clutch is opened and closed again after the gearshift is complete. This leads to heavy wear on the clutch, especially when the drive train is used in a commercial vehicle with a large vehicle mass and high mileage.
  • EP 0 676 566 AI describes a method for operating a drive train of a motor vehicle with an automated transmission.
  • the transmission can be connected to a drive machine in the form of an internal combustion engine by means of a foot-operated or an automated clutch.
  • gear changes of the transmission are carried out from an original gear into a target gear with the clutch closed.
  • the synchronization of a speed of a transmission input shaft to a target speed in the target gear takes place by influencing the drive machine.
  • an upshift is requested, for example by the vehicle driver, it is determined on the basis of currently recorded vehicle operating conditions whether the requested upshift can be carried out.
  • Feasible only Gear changes are triggered, requests for impracticable gear changes are modified or deleted. This means that a large number of gear changes, which would be possible with the clutch disengaged, are not carried out.
  • WO 02/060715 AI describes a method for operating a drive train of a motor vehicle, in which a decision is made with each gear change as a function of measured operating variables of the motor vehicle as to whether a clutch is opened or remains closed during the gear change.
  • a decision is made with each gear change as a function of measured operating variables of the motor vehicle as to whether a clutch is opened or remains closed during the gear change.
  • the synchronization of a speed of a transmission input shaft to a target speed in the target gear also takes place by influencing the drive machine.
  • the object is achieved by a method according to claim 1.
  • a drive train of a motor vehicle has a drive machine, for example in the form of an internal combustion engine, and an automated gear change transmission, which can be connected to the drive machine by means of an automated clutch.
  • the clutch can be designed, for example, as a friction clutch and can be actuated by an actuator.
  • switching elements can be actuated by means of actuators.
  • the gear change transmission is in particular designed as an unsynchronized transmission and can have a primary gear, for example a split group, and a secondary gear, for example a range group.
  • the drive machine has actuators which are controlled by a control device.
  • control device can specify an injection quantity of a fuel, an ignition timing or the use of so-called engine brakes, for example in the form of an exhaust flap or a constant throttle.
  • the actuators of the gear change transmission and the clutch can also be controlled by said control device or by a further control device.
  • the control devices are in signal connection.
  • the control device of the gear change transmission makes a selection as a function of selection rules and vehicle parameters and / or operating parameters of the motor vehicle, whether the clutch is opened or remains closed when changing gears.
  • gear changes are made from an original gear to a target gear of the gear change transmission with a closed clutch
  • the speed of the transmission input shaft is synchronized with a target speed in the target gear , the so-called synchronous speed, by influencing the drive machine.
  • shift elements of the target gear which are connected on the one hand to the transmission input shaft and on the other hand to the transmission output shaft and thus to driven vehicle wheels, have the same speed.
  • a torque is requested from the control device of the drive machine, by means of which the speed of the drive machine and thus also the speed of the transmission input shaft is increased.
  • Gear changes can be requested either by a vehicle driver using a suitable actuating device, for example a shift lever, or by the control device of the gear change transmission.
  • Gear changes can also be carried out with the clutch open.
  • the clutch When the clutch is open, no torque can be transmitted from the transmission input shaft to the transmission output shaft. It is not necessary for the clutch to be completely actuated.
  • gear changes are possible in which the speed of the drive machine in the target gear is lower than the so-called idle speed, that is, the speed that occurs when the driver is idling without the driver's intervention. This can be advantageous, for example, before entering a steep uphill or downhill gradient.
  • gear changes are carried out with the clutch disengaged in a period of time after the drive train has been put into operation for the first time and / or after the drive machine has started and / or if a component of the drive train is found to malfunction.
  • upshifts are carried out with the clutch open.
  • Initial commissioning is understood to mean the commissioning of the drive train after the manufacture of the motor vehicle or the commissioning after the replacement of an element, for example the drive machine, of the drive train.
  • the time period can be fixed or can be ended after some conditions have been met.
  • the course parameters of the speed of the drive machine may be unknown during initial commissioning. These can then be measured and stored in a control device. After starting the engine, for example, the vehicle weight may have changed significantly due to a changed payload. This is particularly the case with commercial vehicles in which the payload can far exceed an empty weight of the vehicle.
  • a condition for ending the mentioned period of time can be, for example, that all vehicle parameters relevant for the selection are determined.
  • gear changes are also carried out with the clutch open.
  • the control device of the drive machine may have recognized a defect and then only guarantee emergency operation of the drive machine.
  • an engine brake be so stiff that the operation of the engine brake is no longer possible or only to a very limited extent.
  • the control device carries out a check as a function of test rules as to whether a requested gear change can be carried out with the clutch closed.
  • the selection of whether the clutch is opened or remains closed when changing gear depends on the result of the test.
  • all possible gear changes with the clutch closed are also carried out in this way. This enables the largest possible number of gear changes to be carried out with the clutch closed, which leads to particularly low wear on the clutch.
  • the test can be carried out as a function of vehicle parameters and / or operating parameters of the motor vehicle.
  • Vehicle parameters of the motor vehicle describe the general condition of the motor vehicle, for example: a vehicle weight, a drag coefficient and an end face, rolling resistance coefficients of the vehicle tires, progression parameters of the speed of the drive machine when synchronizing during a gear change, for example a maximum positive and negative gradient or a general condition of the engine brakes, for example easy or stiff.
  • Operating variables describe the state of the motor vehicle at a specific point in time, for example when a gear change is requested. Operating variables are, for example: the speed of the drive machine, the torque of the drive machine, a position of a power request element, for example an accelerator pedal, a state of the engine brakes, for example active or inactive, the original gear.
  • the vehicle parameters and the operating variables can in some cases be recorded directly by means of sensors, measured in special operating situations or determined from measured variables using suitable calculation methods.
  • the behavior of the motor vehicle for example the course of the vehicle speed or the speed of the drive machine, during a gear change, in particular for the period in which the drive machine is not connected to the vehicle wheels, can be predetermined. Taking these variables into account, it can be checked precisely whether a gear change can be carried out with the clutch engaged. The risk that the test will give an incorrect result is therefore low.
  • the selection and / or the check are carried out at least in partial operating areas depending on the target gear of the gear change transmission.
  • the risk that the test as to whether a gear change can be carried out with the clutch closed will give incorrect results is particularly low.
  • the speed of the drive machine and thus the speed of the transmission input shaft are decelerated in the direction of the synchronous speed by means of the braking torque which the drive machine applies.
  • the braking torque is built up by injecting little or no fuel.
  • the braking torque can be increased by using motor brakes.
  • the synchronous speed results from the speed of the motor vehicle and the target gear, taking into account further gear ratios, for example a rear axle, in the drive train. This changes the synchronous speed as the vehicle speed changes. In order to achieve the synchronous speed, the gradient of the speed of the drive machine must therefore be significantly greater than the gradient of the synchronous speed.
  • the selection and / or the testing will be carried out at least in partial operating areas depending on quantities that describe the environment of the motor vehicle. These sizes are for example: inclination of the road, Condition of the road, for example paved
  • Some of these quantities can be recorded directly by means of sensors, measured in special operating situations or determined by means of suitable calculation methods. Some sizes, such as the inclination of the roadway, can also be made available by a navigation system known per se with a digital road map.
  • the vehicle parameters can be changed.
  • the vehicle parameters can be determined in selected operating areas of the motor vehicle and compared with stored parameters.
  • new parameter values can be calculated and saved, i.e. a so-called adaptation can be carried out.
  • the newly saved parameter values are then taken into account in the selection and testing.
  • Parameters that can change very quickly can be adapted.
  • parameters can be adapted that cannot be precisely defined before or during initial commissioning, such as, for example, course parameters of the speed of the drive machine.
  • the course parameters for example the maximum gradients of the speed, differ from drive machine to drive machine and can also change over a longer period of time.
  • unfavorable values must be assumed as the starting values for the adaptation, for example only small possible values Gradient of the engine speed.
  • the test can thus erroneously deliver the result that a requested gear change cannot be carried out with the clutch closed, although this would be possible with the actual vehicle parameters.
  • the adaptation brings the stored values closer and closer to the actual values so that more and more gear changes can be carried out with the clutch closed.
  • the gear change transmission has a synchronizing device that can be controlled by the control device, by means of which a transmission input shaft can be braked, and the control device selects whether the synchronizing device is actuated and the transmission input shaft is braked, or whether actuation is omitted, when the clutch is upshifted.
  • the synchronizing device can be designed, for example, as a transmission brake known per se, which acts directly on the transmission input shaft or on a countershaft.
  • the clutch remains closed at the start of downshifts and the control device controls an actuator to disengage the original gear.
  • the control device determines a time since the control of the actuator and monitors whether the original gear is disengaged. If this is the case, the Gear change carried out with the clutch closed. If the determined time since actuation of the actuator exceeds a threshold without the original gear having been disengaged, the control device opens the clutch and the gear change is carried out with the clutch open.
  • no or only a very low torque may be transmitted from associated shift elements, for example a sliding sleeve.
  • This can be achieved, on the one hand, by opening the clutch or, when the clutch is closed, by deliberately changing the output torque of the drive machine. If the motor vehicle is in train operation, the torque must be reduced; A torque increase is necessary in overrun mode. If the vehicle speed changes at the time of the desired design, the drive machine must set the aforementioned state on the shift element of the original gear against the forced speed change of the transmission output and input shaft. This is only possible if the dynamics of the drive machine are greater than the dynamics of the motor vehicle. For example, a strong vehicle deceleration with a downshift requested at the same time is particularly critical in this regard.
  • circuits which are requested can also be carried out safely in critical situations.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a drive train of a motor vehicle with an automated gear change transmission
  • Fig. 4 is a flowchart of a downshift in a second embodiment.
  • a drive train 10 of a motor vehicle has a drive machine 14 which is controlled by a control device 16.
  • the control device 16 is in signal connection with actuators (not shown), for example for an exhaust flap (not shown) of the engine 14.
  • the control device 16 can thus send manipulated variables to the actuators of the drive machine 14.
  • the control device 16 is in signal connection with sensors, not shown, such as, for example, a speed sensor or a temperature sensor, by means of which operating variables of the drive machine 14 can be detected.
  • the drive machine 14 can be connected by means of an output shaft 13 and a friction clutch 12 to an input shaft 11, which is arranged coaxially to the output shaft 13, of an automated, unsynchronized gear change transmission 19, a so-called claw transmission.
  • the clutch 12 and the gear change transmission 19 are controlled by a control device 49.
  • the control device 49 is in signal connection with actuators and sensors (not shown) of the clutch 12 and the gear change transmission 19. This enables the control device 49 open or close clutch 12 and change gear in gear change transmission 19. Operating variables such as speeds or temperatures of the clutch 12 and the gear change transmission 19 can be detected by means of the sensors.
  • control device 49 is in signal connection with the control device 16, as a result of which an exchange of data, for example of operating variables of the drive machine 14 or of the gear change transmission 19, and a request for speed changes of the drive machine 14, which are then implemented by the control device 16, are possible.
  • the control device 49 is also connected to an operating unit 51, by means of which a vehicle driver can request gear changes of the gear change transmission 19.
  • gear changes from an origin gear into a target gear can also be triggered in a manner known per se by the control device 49.
  • the determination of the target gear depends, among other things, on the speed of the motor vehicle and the degree of actuation of an accelerator pedal by the vehicle driver.
  • the gear change transmission 19 is designed as a so-called two-group transmission.
  • a primary transmission in the form of a split group 17 is arranged in a rotationally fixed manner with the transmission input shaft 11.
  • a main transmission 18 is arranged downstream of the split group 17.
  • the transmission input shaft 11 can be brought into operative connection via two different gear pairs 20, 21 with a countershaft 22 arranged parallel to the transmission input shaft 11.
  • the gear pairs 20, 21 have a different translation.
  • Fixed wheels 23, 24, 25 for the 3rd, 2nd and 1st gear of the main transmission 18 are arranged on the countershaft 22 in a manner fixed against relative rotation.
  • the fixed wheels 23, 24, 25 each mesh with associated idler wheels 26, 27, 28, which are rotatably arranged on a main shaft 29 arranged coaxially to the transmission input shaft 11.
  • the idler gear 26 can by means of a sliding sleeve 30, the The idler gears 27 and 28 are connected to the main shaft 29 in a rotationally fixed and positive manner by means of a sliding sleeve 31.
  • a synchronization device in the form of a gear brake 52 is arranged on the countershaft 22 and can be controlled by the control device 49.
  • the speed of the countershaft 22 and thus also the speed of the transmission input shaft 11 can be selectively reduced by means of the gear brake 52.
  • a sliding sleeve 41 of the split group 17 and the sliding sleeves 30, 31, 39 of the main transmission 18 are each operable with shift rods 42, 43, 44, 45.
  • a positive connection between the associated switching elements and the main shaft 29 can thus be established or interrupted.
  • the shift rods 42, 43, 44, 45 can be actuated with an actuator in the form of a shift actuator 48, which is controlled by the control device 49. If no gear is engaged in the gear change transmission 19, ie no idler gear is positively connected to the main shaft 29, then the gear change transmission 19 is in a so-called neutral position.
  • the converted torque and the speed of the drive machine 14 are transmitted by means of a drive shaft 32 to an axle drive 33 which, in a manner known per se, transmits the speed in identical or different proportions to drive wheels 36, 37 via two output shafts 34, 35.
  • the original gear When changing gear from an original gear to a target gear, the original gear must be designed first. Since the gear change transmission 19 is designed as an unsynchronized transmission, the countershaft 22 and thus also the input shaft 11 by means of the drive machine 14 with the clutch 12 closed, at least at downshifts in order to be able to engage the target gear, approximately at the synchronous speed of the Target gear can be set. The synchronous speed is reached when the idler gear of the target gear and the main shaft 29 have the same speed. In upshifts with the clutch 12 open, the countershaft 22 can be braked by means of the gear brake 52 and the input shaft 11 can thus be synchronized.
  • the original gear can be disengaged either with the clutch closed or open. Frequent opening and closing of the clutch 12 leads to heavy wear and thus to high costs for replacing the clutch and failure of the motor vehicle during the exchange. It is therefore the goal to carry out the highest possible number of gear changes with the clutch closed.
  • control device 49 checks, as shown in the flowchart in FIG. 2, after a shift request (block 60) in the following block 61 whether the drive train 10 has not been started up for the first time and whether a period of time has elapsed after the drive machine 14 was started. If the test is positive, it is checked in block 62 whether a malfunction has not been detected in any component of the drive train 10. For this purpose, information from other control devices, for example control device 16, or from other program parts of a control program of control device 49, which monitor the functions of components, is evaluated. If the test is positive, that is, there is no error, then a check is made in block 63 as to whether the shift can be carried out with the clutch 12 closed.
  • the course of the rotational speed of the transmission input shaft 11 during the requested shift is calculated in advance on the basis of the known vehicle parameters, the operating variables of the motor vehicle and the environmental variables by means of motion equations known per se.
  • the previously calculated course is then compared with the stored maximum gradients of the rotational speed of the drive machine 14 and it is determined whether on the one hand a Design of the original gear and on the other hand a synchronization of the speed of the transmission input shaft 11 to the synchronous speed of the target gear is possible. If the test is positive, the shift or gear change is carried out in block 64 in a manner known per se with the clutch 12 closed.
  • the time threshold after the start of the drive machine 14 has not yet expired, or has become one for a component of the drive train 10
  • the clutch 12 is opened in block 66 by activation by the control device 49. It is then checked in block 67 whether an upshift should be carried out. If this is the case, it is checked in block 68 on the basis of the prognoses calculated in block 63 whether the transmission brake 52 is activated, the countershaft 22 and thus also the transmission input shaft 11 are to be actively braked. If the test is positive, the shift is carried out in block 69 in a manner known per se with activation of the transmission brake 52. For this, the original passage is laid out, Synchronization carried out with the support of the gear brake 52 and then engaged the target gear.
  • block 70 the shift is carried out in a manner known per se without activating the gear brake 52.
  • the method can also be carried out without blocks 61 and / or 62.
  • 3a and 3b show the time profile of operating variables of the motor vehicle when the gear change transmission 19 is shifted up from an origin gear into a target gear. The feasibility of upshifts with the clutch closed is explained in more detail by means of these curves.
  • the time is plotted on the abscissa 80a, 80b, and a speed or a clutch status is plotted on the ordinate 81a, 81b.
  • phase of origin is still engaged in a phase A1 in FIG. 3a.
  • the engine 14 outputs a constant torque and the motor vehicle accelerates, so that the speed of the engine 14 (line 82a) increases.
  • the vehicle driver requests an upshift using the control unit 51.
  • phase bl the engine 14 reduces the output torque (not shown) so that the original gear can be disengaged. This causes the speed of the engine 14 to fluctuate in the phase bl.
  • the gear change transmission 19 is thus in a neutral position.
  • phase cl the speed of drive machine 14 drops due to the engine braking effect.
  • the synchronous speed of the target gear is proportional to the speed of the motor vehicle.
  • Lines 85a and 86a show the course of the synchronous speed in two different cases. In the first case (line 85a) the synchronous speed drops only slowly. This can be due, for example, to the fact that the roadway is slightly sloping.
  • the speed of the engine 14 reaches the synchronous speed (lines 82a and 85a meet).
  • the target gear can then be engaged by the driver requested torque can be set.
  • the circuit is thus completed and the motor vehicle accelerates again, the speed of the drive machine 14 increases again in phase d1.
  • the clutch 12 remains closed during the entire switching process (line 88a, state 1).
  • the synchronous speed drops very sharply. This may be due, for example, to the fact that the road surface rises and / or the vehicle is heavily loaded and / or the road surface is very soft.
  • the synchronous speed drops faster than the speed of the drive machine 14.
  • the speed of the drive machine 14 cannot therefore reach the synchronous speed, the target gear cannot be engaged. This means that the shift cannot be carried out with the clutch 12 closed.
  • Fig. 3b the second case is shown again, with the difference that the clutch 12 is opened in the gear change shown.
  • clutch 12 is closed (state 1, line 88b).
  • the shift request time 83b
  • the course of the speeds is calculated in advance and it is established that the shift can only be carried out with the clutch 12 open.
  • the clutch 12 is opened immediately (state 0).
  • the original gear is disengaged and in phase c2 the speed of the drive machine 14 (line 82b) is braked by means of the gear brake 52.
  • the speed of the drive machine 14 reaches the synchronous speed, the target gear can be engaged and the clutch 12 can be closed.
  • the circuit is now complete and the motor vehicle accelerates in phase d2 again. The shift can thus be carried out with the clutch open.
  • FIG. 4 shows a flow chart of a downshift according to a second embodiment.
  • the output torque of the drive machine 14 is changed in block 91 as in a circuit with the clutch 12 closed, so that the original gear should be able to be selected.
  • the switching actuator 48 is controlled to disengage the original gear. It is then checked in block 93 whether the original gear has been disengaged. If this is the case, the shift with closed clutch is carried out in block 94 and the downshift is ended in block 95. If the test in block 93 is negative, that is to say the original gear has not been disassembled, it is checked in block 96 whether the time since actuation of the switching actuator 48 has exceeded a threshold.
  • block 93 is repeated. If the threshold is exceeded in block 96, the clutch is opened in block 97, the shift is performed with the clutch open in block 98 and the clutch is closed again in block 99. The circuit is thus also completed in block 95.
  • the time threshold mentioned in block 96 can be determined from vehicle parameters of the motor vehicle, for example the vehicle weight, and / or from operating variables of the motor vehicle, for example speed of the drive machine 14, and / or from variables which describe the environment of the motor vehicle, for example the inclination of the roadway, be dependent.
  • the method shown in FIG. 4 is carried out when the gear change is to be carried out with the clutch closed.
  • the threshold mentioned can be dependent on vehicle parameters of the motor vehicle and / or on operating variables of the motor vehicle and / or on variables which describe the environment of the motor vehicle.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs mit einer Antriebsmaschine und einem automatisierten, unsynchronisierten Zahnräderwechselgetriebe, welches mittels einer automatisierten Kupplung mit der Antriebsmaschine verbunden werden kann. Eine Steuerungseinrichtung nimmt in Abhängigkeit von Fahrzeugparametern und / oder Betriebsgrössen des Kraftfahrzeugs eine Auswahl vor, ob Gangwechsel des unsynchronisierten Zahnräderwechselgetriebes mit geschlossener oder geöffneter Kupplung ausgeführt werden. Um einen sicheren Betrieb des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten, werden bei dem erfindungsgemässen Verfahren in einer Zeitspanne nach einer Erstinbetriebnahme des Antriebsstrangs und / oder nach einem Start der Antriebsmaschine und / oder bei einer erkannten Fehlfunktion einer Komponente des Antriebsstrangs Gangwechsel mit geöffneter Kupplung durchgeführt.

Description

VERFAHREN ZUR STEUERUNG EINES ANTRIEBSSTRANGS MIT EINER AUTOMATISIERTEN KUPPLUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In der EP 0 695 665 AI ist ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem automatisierten Getriebe in Form eines Automatikgetriebes beschrieben. Das Getriebe kann mittels einer automatisierten Kupplung mit einer Antriebsmaschine in Form eines Motors verbunden werden. Bei jedem Gangwechsel des Getriebes wird die Kupplung geöffnet und nach Abschluß des Gangwechsels wieder geschlossen. Dies führt zu einem starken Verschleiß an der Kupplung, insbesondere, wenn der Antriebsstrang in einem Nutzfahrzeug mit großer Fahrzeugmasse und hohen Laufleistungen eingesetzt wird.
In der EP 0 676 566 AI ist ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem automatisierten Getriebe beschrieben. Das Getriebe kann mittels einer fußkraft- betätigten oder einer automatisierten Kupplung mit einer Antriebsmaschine in Form eines Verbrennungsmotors verbunden werden. Bei dem beschriebenen Verfahren werden Gangwechsel des Getriebes von einem Ursprungs- in einen Zielgang bei geschlossener Kupplung durchgeführt. Die Synchronisation einer Drehzahl einer Getriebeeingangswelle auf eine Zieldrehzahl im Zielgang erfolgt mittels einer Beeinflussung der Antriebsmaschine. Bei Anforderung einer Hochschaltung, beispielsweise durch den Fahrzeugführer, wird auf Basis von aktuell erfaßten Fahrzeugbetriebsbedingungen bestimmt, ob die angeforderte Hochschaltung durchführbar ist. Lediglich durchführbare Gangwechsel werden ausgelöst, Anforderungen für nicht durchführbare Gangwechsel werden abgewandelt oder gelöscht. Damit werden eine Vielzahl von Gangwechseln, welche mit geöffneter Kupplung durchführbar wären, nicht ausgeführt.
In der WO 02/060715 AI ist ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs beschrieben, bei welchem bei jedem Gangwechsel in Abhängigkeit von gemessenen Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs entschieden wird, ob eine Kupplung während des Gangwechsels geöffnet wird oder geschlossen bleibt. Bei einem Gangwechsel mit geschlossener Kupplung erfolgt die Synchronisation einer Drehzahl einer Getriebeeingangswelle auf eine Zieldrehzahl im Zielgang ebenfalls mittels einer Beeinflussung der Antriebsmaschine.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs vorzuschlagen, mittels welchem ein zuverlässiger Betrieb des Antriebsstrangs ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verfügt über eine Antriebsmaschine, beispielsweise in Form eines Verbrennungsmotors, und ein automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe, welches mittels einer automatisierten Kupplung mit der Antriebsmaschine verbunden werden kann. Die Kupplung kann beispielsweise als eine Reibungskupplung ausgeführt und von einem Stellglied betätigbar sein. Bei einem automatisierten Zahnräderwechselgetriebe sind Schaltelemente mittels Stellgliedern betätigbar. Das Zahnräderwechselgetriebe ist insbesondere als ein unsynchronisiertes Getriebe ausgeführt und kann über ein Vorschaltgetriebe, beispielsweise eine Split- gruppe, und ein Nachschaltgetriebe, beispielsweise eine Rangegruppe, verfügen. Die Antriebsmaschine verfügt über Stellglieder, welche von einer Steuerungseinrichtung angesteuert werden. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung eine Einspritzmenge eines Kraftstoffs, einen Zündzeitpunkt oder den Einsatz von sogenannten Motorbremsen, beispielsweise in Form einer Auspuffklappe oder einer Konstantdrossel, vorgeben. Die Stellglieder des Zahnräderwechselgetriebes und der Kupplung können auch von der genannten Steuerungseinrichtung oder von einer weiteren Steuerungseinrichtung angesteuert werden. Die Steuerungseinrichtungen stehen dabei in Signalverbindung.
Die Steuerungseinrichtung des Zahnräderwechselgetriebes nimmt in Abhängigkeit von Auswahlregeln und von Fahrzeugparametern und / oder Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs eine Auswahl vor, ob bei einem Gangwechsel die Kupplung geöffnet wird oder geschlossen bleibt.
Wenn Gangwechsel von einem ürsprungsgang in einen Zielgang des Zahnräderwechselgetriebes mit geschlossener Kupplung durchgeführt werden, erfolgt nach dem Auslegen des Ursprungsgangs, wenn also keine Verbindung mehr zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangswelle des Zahnräderwechselgetriebes besteht, eine Synchronisation einer Drehzahl der Getriebeeingangswelle auf eine Zieldrehzahl im Zielgang, der sogenannten Synchrondrehzahl, mittels einer Beeinflussung der Antriebsmaschine. Bei Synchrondrehzahl haben Schaltelemente des Zielgangs, welche zum einen mit der Getriebeeingangswelle und zum anderen mit der Getriebeausgangswelle und damit mit angetriebenen Fahrzeugrädern verbunden sind, die selbe Drehzahl. Bei Rückschaltungen wird dazu von der Steuerungseinrichtung der Antriebsmaschine eine Drehmoment angefordert, mittels welchem die Drehzahl der Antriebsmaschine und damit auch die Drehzahl der Getriebeeingangswelle erhöht wird. Bei Hochschaltungen wird ein sehr geringes oder ein negatives, ein sogenanntes Schubmoment, angefordert, um die Drehzahl der Getriebeeingangswelle zu verringern. Um dies zu unterstützen, können auch die genannten Motorbremsen oder weitere, nicht zur Antriebsmaschine gehörende Verzögerungsmittel, beispielsweise eine Getriebebremse, angesteuert werden.
Gangwechsel können dabei sowohl von einem Fahrzeugführer mittels einer geeigneten Betätigungseinrichtung, beispielsweise einem Schalthebel, oder von der Steuerungseinrichtung des Zahnräderwechselgetriebes angefordert werden.
Es können auch Gangwechsel mit offener Kupplung durchgeführt werden. Bei offener Kupplung kann kein Drehmoment von der Getriebeeingangs- auf die Getriebeausgangswelle übertragen werden. Dazu ist es nicht notwendig, daß ein Betätigungsweg der Kupplung komplett durchfahren wurde.
Damit kann jeder Gangwechsel mit einem bezüglich der Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs geeigneten Kupplungszustand durchgeführt werden. Damit ist ein zuverlässiger Betrieb des Antriebsstrangs, bei welchem angeforderte Gangwechsel des Zahnräderwechselgetriebes sicher ausgeführt werden, gewährleistet. Gleichzeitig wird ein geringer Verschleiß an der Kupplung und damit ein kostengünstiger Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht .
Außerdem sind bei geöffneter Kupplung so Gangwechsel möglich, bei denen die Drehzahl der Antriebsmaschine im Zielgang kleiner als die sogenannte Standgasdrehzahl ist, also die Drehzahl, die sich ohne Eingriff des Fahrzeugführers im Stand im Leerlauf einstellt. Dies kann beispielsweise vor dem Einfahren in eine starke Steigung oder ein starkes Gefälle von Vorteil sein.
Erfindungsgemäß werden in einer Zeitspanne nach einer Erstinbetriebnahme des Antriebsstrangs und / oder nach einem Start der Antriebsmaschine und / oder bei einer erkannten Fehlfunktion einer Komponente des Antriebsstrangs Gangwechsel mit geöffneter Kupplung durchgeführt. Nach einer Erstinbetriebnahme des Antriebsstrangs und / oder nach einem Start der Antriebsmaschine werden insbesondere Hochschaltungen mit geöffneter Kupplung durchgeführt.
Unter einer Erstinbetriebnahme wird dabei die Inbetriebnahme des Antriebsstrangs nach der Herstellung des Kraftfahrzeugs oder die Inbetriebnahme nach einem Tausch eines Elements, beispielsweise der Antriebsmaschine, des Antriebsstrangs verstanden. Die Zeitspanne kann dabei fest vorgegeben werden oder nach Erfüllen einiger Bedingungen beendet werden.
Bei einer Erstinbetriebnahme oder nach einem Start der Antriebsmaschine sind nicht alle Fahrzeugparameter, welche bei der genannten Auswahl und der genannten Prüfung berücksichtigt werden, bekannt. Beispielsweise können bei einer Erstinbetriebnahme die Verlaufsparameter der Drehzahl der Antriebsmaschine unbekannt sein. Diese können dann gemessen und in einer Steuerungseinrichtung abgespeichert werden. Nach einem Motorstart kann sich beispielsweise das Fahrzeuggewicht durch eine geänderte Zuladung sehr stark geändert haben. Dies ist insbesondere bei Nutzfahrzeugen der Fall, bei welchen die Zuladung ein Leergewicht des Fahrzeugs weit übertreffen kann.
Eine Bedingung zum Beenden der genannten Zeitspanne kann beispielsweise sein, daß alle für die Auswahl relevanten Fahrzeugparameter bestimmt sind.
Solange die Fahrzeugparameter nicht bestimmt sind, kann keine gesicherte Auswahl durchgeführt werden. Damit wird in dieser Phase durch Gangwechsel mit offener Kupplung ein gesicherter Betrieb des Kraftfahrzeugs gewährleistet.
Bei einer erkannten Fehlfunktion einer Komponente des Antriebsstrangs werden ebenfalls Gangwechsel mit offener Kupplung durchgeführt. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung der Antriebsmaschine einen Defekt erkannt haben und daraufhin nur noch einen Notbetrieb der Antriebsmaschine gewährleisten. Weiterhin kann beispielsweise eine Motorbremse so schwergängig sein, daß der Betrieb der Motorbremse nicht mehr oder nur sehr eingeschränkt möglich ist.
Das Verhalten der fehlerhaften Komponente bei einem Gangwechsel ist damit nicht mehr vorhersagbar. Somit kann keine gesicherte Prüfung und Auswahl durchgeführt werden. Damit wird bei erkannter Fehlfunktion einer Komponente durch Gangwechsel mit offener Kupplung ein gesicherter Betrieb des Kraftfahrzeugs gewährleistet .
In Ausgestaltung der Erfindung nimmt die Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit von Prüfregeln eine Prüfung vor, ob ein angeforderter Gangwechsel bei geschlossener Kupplung durchführbar ist. Die Auswahl, ob die Kupplung bei dem Gangwechsel geöffnet wird oder geschlossen bleibt, ist vom Ergebnis der Prüfung abhängig. Insbesondere werden alle mit geschlossener Kupplung möglichen Gangwechsel auch so ausgeführt. Damit wird eine möglichst große Zahl von Gangwechseln mit geschlossener Kupplung durchgeführt, was zu einem besonders geringen Verschleiß an der Kupplung führt.
In Ausgestaltung der Erfindung ist die Prüfung in Abhängigkeit von Fahrzeugparametern und / oder Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs durchführbar. Fahrzeugparameter des Kraftfahrzeugs beschreiben den allgemeinen Zustand des Kraftfahrzeugs, beispielsweise : ein Fahrzeuggewicht, ein Luftwiderstandsbeiwert und eine Stirnfläche, Rollwiderstandskoeffizienten der Fahrzeugreifen, Verlaufsparameter der Drehzahl der Antriebsmaschine beim Synchronisieren während eines Gangwechsels, beispielsweise ein maximaler positiver und negativer Gradient oder ein Allgemeinzustand der Motorbremsen, beispielsweise leicht- oder schwergängig. Betriebsgrößen beschreiben den Zustand des Kraftfahrzeugs zu einem bestimmten Zeitpunkt, beispielsweise wenn ein Gangwechsel angefordert wird. Betriebsgrößen sind beispielsweise: die Drehzahl der Antriebsmaschine, das Drehmoment der Antriebsmaschine, eine Stellung eines Leistungsanforderungselements, beispielsweise eines Fahrpedals, ein Zustand der Motorbremsen, beispielsweise aktiv oder inaktiv, der Ursprungsgang.
Die Fahrzeugparameter und die Betriebsgrößen können teilweise direkt mittels Sensoren erfaßt, in besonderen Betriebssituationen gemessen oder mittels geeigneter Berechnungsverfahren aus gemessenen Größen ermittelt werden.
Damit kann das Verhalten des Kraftfahrzeugs, beispielsweise der Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Drehzahl der Antriebsmaschine, während eines Gangwechsels, insbesondere für die Zeitspanne, in der die Antriebsmaschine nicht mit den Fahrzeugrädern verbunden ist, vorausbestimmt werden. Unter Berücksichtigung dieser Größen kann die Prüfung, ob ein Gangwechsel mit geschlossener Kupplung durchführbar ist, genau erfolgen. Die Gefahr, daß die Prüfung ein falsches Ergebnis liefert, ist damit gering.
Bei der Auswahl, ob ein Gangwechsel mit offener oder geschlossener Kupplung durchgeführt wird, kann damit gewährleistet werden, daß die angeforderten Gangwechsel durchführbar sind.
In Ausgestaltung der Erfindung werden die Auswahl und / oder die Prüfung zumindest in Teilbetriebsbereichen in Abhängigkeit vom Zielgang des Zahnräderwechselgetriebes durchgeführt. Damit wird die Gefahr, daß die Prüfung, ob ein Gangwechsel mit geschlossener Kupplung durchführbar ist, falsche Ergebnisse liefert, besonders gering.
Beispielsweise wird bei einer Hochschaltung die Drehzahl der Antriebsmaschine und damit die Drehzahl der Getriebeeingangswelle mittels des Bremsmoments, welches die Antriebsmaschine aufbringt, in Richtung Synchrondrehzahl verzögert. Das Bremsmoment wird aufgebaut, indem nur wenig oder kein Kraftstoff eingespritzt wird. Zusätzlich kann das Bremsmoment durch den Einsatz von Motorbremsen verstärkt werden. Die Synchrondrehzahl ergibt sich aus der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und dem Zielgang unter Berücksichtigung von weiteren Übersetzung, beispielsweise einer Hinterachse, im Antriebsstrang. Damit ändert sich die Synchrondrehzahl bei sich ändernder Fahrzeuggeschwindigkeit. Um die Synchrondrehzahl zu erreichen, muß daher der Gradient der Drehzahl der Antriebsmaschine deutlich größer sein, als der Gradient der Synchrondrehzahl. Die Gefahr, daß dies nicht der Fall ist, ist vor allem bei einem hohen Fahrzeuggewicht und damit bei einer starken Verzögerung des Kraftfahrzeugs bei ausgelegtem Gang, d.h. ohne Antriebsmoment, gegeben. Bei einer Prüfung, ob der Gangwechsel mit geschlossener Kupplung durchführbar ist, in Abhängigkeit von den genannten Fahrzeugparametern und / oder Betriebsgrößen, kann eine aus der Fahrzeugmasse bestimmte Verzögerung des Kraftfahrzeugs mit einem maximalen negativen Gradienten der Drehzahl der Antriebsmaschine verglichen werden. Somit ist eine genaue Vorausberechnung, ob die vom Zielgang abhängige Synchrondrehzahl erreicht werden und damit die Schaltung mit geschlossener Kupplung durchgeführt werden kann, möglich.
In Ausgestaltung der Erfindung werden die Auswahl und / oder die Prüfung zumindest in Teilbetriebsbereichen in Abhängigkeit von Größen, welche die Umwelt des Kraftfahrzeugs beschreiben, durchgeführt werden. Diese Größen sind beispielsweise: Neigung der Fahrbahn, Beschaffenheit der Fahrbahn, beispielsweise befestigte
Straße, Schotter oder Matsch,
Umgebungstemperatur, geodätische Höhe oder
Umgebungsdruck.
Diese Größen können teilweise direkt mittels Sensoren erfaßt, in besonderen Betriebssituationen gemessen oder mittels geeigneter Berechnungsverfahren ermittelt werden. Einige Größen, wie beispielsweise Neigung der Fahrbahn, können auch von einem an sich bekannten Navigationssystem mit digitaler Straßenkarte zur Verfügung gestellt werden.
Damit kann die Vorausberechnung des Verhaltens des Kraftfahrzeugs bei einem Gangwechsel und somit auch die genannte Prüfung besonders genau vorgenommen werden.
In Ausgestaltung der Erfindung sind die Fahrzeugparameter veränderbar. Die Fahrzeugparameter können in ausgewählten Betriebsbereichen des Kraftfahrzeugs bestimmt und mit gespeicherten Parametern verglichen werden. Bei Abweichungen können neue Parameterwerte berechnet und gespeichert werden, also eine sogenannte Adaption durchgeführt werden. Die neu gespeicherten Parameterwerte werden dann bei der Auswahl und der Prüfung berücksichtigt.
Es können Parameter adaptiert werden, welche sich sehr schnell ändern können, wie beispielsweise das Fahrzeuggewicht. Weiterhin können Parameter adaptiert werden, welche sich vor oder bei einer Erstinbetriebnahme nicht exakt festlegen lassen, wie beispielsweise Verlaufsparameter der Drehzahl der Antriebsmaschine. Die Verlaufsparameter, beispielsweise die maximalen Gradienten der Drehzahl, sind von Antriebsmaschine zu Antriebsmaschine verschieden und können sich auch noch über einen längeren Zeitraum hin ändern. Daher müssen aus Sicherheitsgründen als Startwerte für die Adaption ungünstige Werte angenommen werden, beispielsweise nur kleine mögliche Gradienten der Drehzahl der Antriebsmaschine. Damit kann die Prüfung fälschlicherweise das Ergebnis liefern, daß ein angeforderter Gangwechsel nicht mit geschlossener Kupplung durchführbar ist, obwohl dies mit den tatsächlichen Fahrzeugparametern möglich wäre. Durch die Adaption nähern sich die gespeicherten Werte immer mehr den tatsächlichen Werten an, so daß immer mehr Schaltungen mit geschlossener Kupplung durchgeführt werden können.
Damit wird ein besonders verschleißarmer Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht.
In Ausgestaltung der Erfindung verfügt das Zahnräderwechselgetriebe über eine von der Steuerungseinrichtung ansteuerbare Synchronisiereinrichtung, mittels welcher eine Getriebeeingangswelle abgebremst werden kann und die Steuerungseinrichtung wählt bei Hochschaltungen mit geöffneter Kupplung aus, ob die Synchronisiereinrichtung angesteuert und damit die Getriebeeingangswelle abgebremst wird oder ob eine Ansteuerung unterbleibt. Die Synchronisiereinrichtung kann beispielsweise als eine an sich bekannte Getriebebremse ausgeführt sein, welche direkt auf die Getriebeeingangswelle oder auf eine Vorgelegewelle wirkt.
Damit wird gewährleistet, daß die Getriebeeingangswelle bei Hochschaltungen mit geöffneter Kupplung auch bei sich stark ändernder Fahrzeuggeschwindigkeit die Synchrondrehzahl des Zielgangs sicher und schnell erreicht. Damit werden schnelle Hochschaltungen ermöglicht und ein sicherer Betrieb des Kraftfahrzeugs gewährleistet.
In Ausgestaltung der Erfindung bleibt beim Beginn von Rückschaltungen die Kupplung geschlossen und die Steuerungseinrichtung steuert ein Stellglied zum Auslegen des Ursprungsgangs an. Anschließend ermittelt die Steuerungseinrichtung eine Zeit seit Ansteuerung des Stellglieds und überwacht, ob der Ursprungsgang ausgelegt wird. Ist dies der Fall, so wird der Gangwechsel mit geschlossener Kupplung durchgeführt. Falls die ermittelte Zeit seit Ansteuerung des Stellglieds eine Schwelle überschreitet, ohne daß der Ursprungsgang ausgelegt wurde, öffnet die Steuerungseinrichtung die Kupplung und der Gangwechsel wird mit geöffneter Kupplung durchgeführt.
Um einen Gang auslegen zu können, darf von zugehörigen Schaltelementen, beispielsweise einer Schiebemuffe, kein oder nur ein sehr geringes Drehmoment übertragen werden. Dies kann zum einen dadurch erreicht werden, daß die Kupplung geöffnet wird oder, bei geschlossener Kupplung, das abgegebene Drehmoment der Antriebsmaschine gezielt geändert wird. Befindet sich das Kraftfahrzeug im Zugbetrieb, so muß das Drehmoment reduziert werden; im Schubbetrieb ist eine Drehmomenterhöhung notwendig. Ändert sich zum Zeitpunkt des gewünschten Auslegens die Fahrzeuggeschwindigkeit, so muß die Antriebsmaschine gegen die aufgezwungene Drehzahländerung der Getriebeausgangs- und Eingangswelle den genannten Zustand am Schaltelement des Ursprungsgangs einstellen. Dies ist nur möglich, wenn die Dynamik der Antriebsmaschine größer ist als die Dynamik des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise ist eine starke Fahrzeugverzögerung bei gleichzeitig angeforderter Rückschaltung diesbezüglich besonders kritisch.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch in kritischen Situationen angeforderte Schaltungen sicher durchgeführt werden. Außerdem ist für einen möglichst großen Anteil von Gangwechseln mit geschlossener Kupplung keine genaue Kenntnis der Fahrzeugparameter, der Betriebsgrößen oder der Umweltgrößen notwendig. Somit kann ein verschleißarmer und sicherer Betrieb des Kraftfahrzeugs gewährleistet werden, wenn die genannten Größen nicht ermittelbar oder noch nicht ermittelt wurden.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeug mit einem automatisierten Zahnräderwechselgetriebe in einer schematischen Darstellung,
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Gangwechsels,
Fig. 3a, 3b jeweils ein Diagramm zur zeitlichen
Darstellung von Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs bei einer Hochschaltung des Zahnräderwechselgetriebes und
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm einer Rückschaltung in einer zweiten Ausführungsform.
Gemäß Fig. 1 weist ein Antriebsstrang 10 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs eine Antriebsmaschine 14 auf, welche von einer Steuerungseinrichtung 16 angesteuert wird. Die Steuerungseinrichtung 16 steht mit nicht dargestellten Stellgliedern, beispielsweise für eine nicht dargestellte Auspuffklappe der Antriebsmaschine 14, in Signalverbindung. Damit kann die Steuerungseinrichtung 16 Stellgrößen an die Stellglieder der Antriebsmaschine 14 senden. Außerdem steht die Steuerungseinrichtung 16 in Signalverbindung mit nicht dargestellten Sensoren, wie beispielsweise einem Drehzahlsensor oder einem Temperatursensor, mittels welchen Betriebsgrößen der Antriebsmaschine 14 erfaßbar sind.
Die Antriebsmaschine 14 kann mittels einer Ausgangswelle 13 und einer Reibungskupplung 12 mit einer koaxial zur Ausgangswelle 13 angeordneten Eingangswelle 11 eines automatisierten, unsynchronisierten Zahnräderwechselgetriebes 19, eines sogenannten Klauengetriebes, verbunden werden. Die Kupplung 12 und das Zahnräderwechselgetriebe 19 werden von einer Steuerungseinrichtung 49 angesteuert. Die Steuerungseinrichtung 49 steht in Signalverbindung mit nicht dargestellten Stellgliedern und Sensoren der Kupplung 12 und des Zahnräderwechselgetriebes 19. Damit kann die Steuerungseinrichtung 49 die Kupplung 12 öffnen oder schließen und Gangwechsel im Zahnräderwechselgetriebe 19 durchführen. Mittels der Sensoren sind Betriebsgrößen wie Drehzahlen oder Temperaturen der Kupplung 12 und des Zahnräderwechselgetriebes 19 erfaßbar. Außerdem steht die Steuerungseinrichtung 49 in Signalverbindung mit der Steuerungseinrichtung 16, wodurch ein Austausch von Daten, beispielsweise von Betriebsgrößen der Antriebsmaschine 14 oder des Zahnräderwechselgetriebes 19, sowie eine Anforderung von Drehzahländerungen der Antriebsmaschine 14, welche dann von der Steuerungseinrichtung 16 umgesetzt werden, möglich sind. Die Steuerungseinrichtung 49 ist außerdem mit einer Bedieneinheit 51 verbunden, mittels welcher ein Fahrzeugführer Gangwechsel des Zahnräderwechselgetriebes 19 anfordern kann. Alternativ dazu können Gangwechsel von einem Ursprungs- in einen Zielgang auch in an sich bekannter Weise von der Steuerungseinrichtung 49 ausgelöst werden. Die Ermittlung des Zielgangs ist dabei unter anderem von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und einem Betätigungsgrad eines Fahrpedals durch den Fahrzeugführer abhängig.
Das Zahnräderwechselgetriebe 19 ist als ein sogenanntes Zwei- Gruppengetriebe ausgeführt. Drehfest verbunden mit der Getriebeeingangswelle 11 ist ein Vorschaltgetriebe in Form einer Splitgruppe 17 angeordnet. Der Splitgruppe 17 nachgeordnet ist ein Hauptgetriebe 18.
Mittels der Splitgruppe 17 kann die Getriebeeingangswelle 11 über zwei verschiedene Zahnradpaarungen 20, 21 mit einer parallel zur Getriebeeingangswelle 11 angeordneten Vorgelegewelle 22 in Wirkverbindung gebracht werden. Die Zahnradpaarungen 20, 21 weisen eine unterschiedliche Übersetzung auf. Auf der Vorgelegewelle 22 sind verdrehfest Festräder 23, 24, 25 für den 3., 2. und 1. Gang des Hauptgetriebes 18 angeordnet. Die Festräder 23, 24, 25 kämmen jeweils mit zugehörigen Losrädern 26, 27, 28, welche drehbar auf einer koaxial zur Getriebeeingangswelle 11 angeordneten Hauptwelle 29 angeordnet sind. Das Losrad 26 kann mittels einer Schiebemuffe 30, die Losräder 27 und 28 mittels einer Schiebemuffe 31 verdrehfest und formschlüssig mit der Hauptwelle 29 verbunden werden.
An der Vorgelegewelle 22 ist eine Synchronisiereinrichtung in Form einer Getriebebremse 52 angeordnet, welche von der Steuerungseinrichtung 49 ansteuerbar ist. Mittels der Getriebebremse 52 kann die Drehzahl der Vorgelegewelle 22 und damit auch die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 11 gezielt verringert werden.
Eine Schiebemuffe 41 der Splitgruppe 17 und die Schiebemuf en 30, 31, 39 des Hauptgetriebes 18 sind jeweils mit Schaltstangen 42, 43, 44, 45 betätigbar. Damit kann eine formschlüssige Verbindung zwischen zugehörigen Schaltelementen und der Hauptwelle 29 hergestellt oder unterbrochen werden. Die Schaltstangen 42, 43, 44, 45 können mit einem Stellglied in Form eines Schaltaktors 48, welcher von der Steuerungseinrichtung 49 angesteuert wird, betätigt werden. Wenn kein Gang im Zahnräderwechselgetriebe 19 eingelegt ist, also kein Losrad formschlüssig mit der Hauptwelle 29 verbunden ist, dann befindet sich das Zahnräderwechselgetriebe 19 in einer sogenannten Neutralstellung.
Von der Hauptwelle 29 wird das gewandelte Drehmoment und die Drehzahl der Antriebsmaschine 14 mittels einer Antriebswelle 32 an ein Achsgetriebe 33 übertragen, welches in an sich bekannter Weise die Drehzahl in gleichen oder unterschiedlichen Anteilen über zwei Abtriebswellen 34, 35 an Antriebsräder 36, 37 überträgt .
Bei einem Gangwechsel von einem Ursprungsgang in einen Zielgang muß zuerst der Ursprungsgang ausgelegt werden. Da das Zahnräderwechselgetriebe 19 als ein unsynchronisiertes Getriebe ausgeführt ist, muß zumindest bei Rückschaltungen, um den Zielgang einlegen zu können, die Vorgelegewelle 22 und damit auch die Eingangswelle 11 mittels der Antriebsmaschine 14 bei geschlossener Kupplung 12 ungefähr auf die Synchrondrehzahl des Zielgangs eingestellt werden. Die Synchrondrehzahl ist erreicht, wenn das Losrad des Zielgangs und die Hauptwelle 29 die selbe Drehzahl aufweisen. Bei Hochschaltungen mit geöffneter Kupplung 12 kann die Vorgelegewelle 22 mittels der Getriebebremse 52 abgebremst und damit die Eingangswelle 11 synchronisiert werden.
Das Auslegen des Ursprungsgangs kann entweder bei geschlossener oder geöffneter Kupplung durchgeführt werden. Ein häufiges Öffnen und Schließen der Kupplung 12 führt dabei zu einem starken Verschleiß und damit zu hohen Kosten für einen Tausch der Kupplung und Ausfall des Kraftfahrzeugs während des Tauschs. Deshalb ist es das Ziel, einen möglichst hohen Anteil der Gangwechsel mit geschlossener Kupplung durchzuführen.
Dazu wird von der Steuerungseinrichtung 49 , wie im Ablaufdiagramm in Fig. 2 dargestellt, nach einer Schaltanforderung (Block 60) im nachfolgenden Block 61 geprüft, ob keine Erstinbetriebnahme des Antriebsstrangs 10 vorliegt und ob eine Zeitspanne nach einem Start der Antriebsmaschine 14 abgelaufen ist. Fällt die Prüfung positiv aus, so wird im Block 62 geprüft, ob bei keiner Komponente des Antriebsstrangs 10 eine Fehlfunktion erkannt wurde. Dazu werden Informationen von anderen Steuerungseinrichtung, beispielsweise der Steuerungseinrichtung 16, oder von anderen Programmteilen eines Steuerprogramms der Steuerungseinrichtung 49, welche Funktionen von Komponenten überwachen, ausgewertet. Fällt die Prüfung positiv aus, es liegt also kein Fehler vor, so wird in Block 63 geprüft, ob die Schaltung mit geschlossener Kupplung 12 durchgeführt werden kann. Dazu wird der Verlauf der Drehzahl der Getriebeeingangswelle 11 während der angeforderten Schaltung auf Grund der bekannten Fahrzeugparameter, der Betriebgrößen des Kraftfahrzeugs und der Umweltgrößen mittels an sich bekannten Bewegungsgleichungen vorausberechnet. Anschließend wird der vorausberechnete Verlauf mit den gespeicherten maximalen Gradienten der Drehzahl der Antriebsmaschine 14 verglichen und festgestellt, ob zum einen ein Auslegen des Ursprungsgangs und zum anderen eine Synchronisation der Drehzahl der Getriebeeingangswelle 11 auf die Synchrondrehzahl des Zielgangs möglich ist. Fällt die Prüfung positiv aus, so wird in Block 64 die Schaltung bzw. der Gangwechsel in an sich bekannter Weise bei geschlossener Kupplung 12 durchgeführt. Dazu wird mittels einer Änderung des abgegebenen Drehmoments der Antriebsmaschine 14 durch die Steuerungseinrichtung 16 das übertragene Drehmoment an den Schaltelementen des Ursprungsgangs so weit reduziert, daß der Ursprungsgang ausgelegt werden kann. Anschließend findet die Synchronisation mittels der Antriebsmaschine 14 statt. Sobald die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 11 ungefähr die Synchrondrehzahl des Zielgangs erreicht hat, wird der Zielgang eingelegt. Anschließend wird an der Antriebsmaschine 14 wieder das Drehmoment eingestellt, welches der Fahrzeugführer mittels eines nicht dargestellten Fahrpedals vorgibt. Damit ist in Block 65 die Schaltung abgeschlossen.
Fällt die Prüfung in einem der Blöcke 61, 62, 63 negativ aus, liegt also eine Erstinbetriebnahme vor oder eine
Zeitschwelle nach Start der Antriebsmaschine 14 ist noch nicht abgelaufen, oder wurde bei einer Komponente des Antriebsstrangs 10 eine
Fehlfunktion festgestellt oder ist die Schaltung nicht mit geschlossener Kupplung 12 durchführbar, so wird in Block 66 die Kupplung 12 durch Ansteuerung von der Steuerungseinrichtung 49 geöffnet. Anschließend wird in Block 67 geprüft, ob eine Hochschaltung ausgeführt werden soll. Ist dies der Fall so wird in Block 68 anhand von den in Block 63 vorausberechneten Verläufen geprüft, ob die Getriebebremse 52 aktiviert, die Vorgelegewelle 22 und damit auch die Getriebeeingangswelle 11 aktiv abgebremst werden sollen. Fällt die Prüfung positiv aus, so wird in Block 69 die Schaltung in an sich bekannter Weise mit Aktivierung der Getriebebremse 52 durchgeführt. Dazu wird der Ursprungsgang ausgelegt, die Synchronisation mit Unterstützung durch die Getriebebremse 52 durchgeführt und anschließend der Zielgang eingelegt.
Fällt die Prüfung in Block 67 oder 68 negativ aus, es soll also eine Rückschaltung oder eine Hochschaltung ohne Aktivierung der Getriebebremse 52 ausgeführt werden, so wird Block 70 die Schaltung in an sich bekannter Weise ohne Aktivierung der Getriebebremse 52 ausgeführt.
Anschließend an die Blöcke 69 oder 70, wenn also der Zielgang eingelegt ist, wird in Block 71 die Kupplung 12 wieder geschlossen und an der Antriebsmaschine 14 wieder das vom Fahrzeugführer vorgegebene Drehmoment eingestellt. Damit ist ebenfalls in Block 65 die Schaltung abgeschlossen.
Das Verfahren kann auch ohne die Blöcke 61 und / oder 62 durchgeführt werden.
Damit ergibt sich ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang 10 über eine Antriebsmaschine 14, ein automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe 19, eine zwischen der Antriebsmaschine 14 und dem Zahnräderwechselgetriebe 19 angeordnete, automatisierte Kupplung 12 und wenigstens eine Steuerungseinrichtung 49 verfügt und Gangwechsel von einem Ursprungsgang in einen Zielgang des Zahnräderwechselgetriebes 19 mit geschlossener Kupplung 12 durchgeführt werden, wobei eine Synchronisation einer Drehzahl einer Getriebeeingangswelle 11 auf eine Zieldrehzahl im Zielgang mittels einer Beeinflussung der Antriebsmaschine 14 erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnräderwechselgetriebe 19 über eine von der Steuerungseinrichtung 49 ansteuerbare Synchronisiereinrichtung (Getriebebremse 52) verfügt, mittels welcher eine Getriebeeingangswelle 11 abgebremst werden kann und die Steuerungseinrichtung 49 bei Hochschaltungen mit geöffneter Kupplung 12 auswählt, ob die Synchronisiereinrichtung (Getriebebremse 52) angesteuert und damit die Getriebeeingangswelle 11 abgebremst wird oder ob eine Ansteuerung unterbleibt.
In den Fig. 3a und 3b ist der zeitliche Verlauf von Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs bei einer Hochschaltung des Zahnräderwechselgetriebes 19 von einem Ursprungs- in einen Zielgang dargestellt. Mittels dieser Verläufe wird die Durchführbarkeit von Hochschaltungen bei geschlossener Kupplung näher erläutert.
In den Fig. 3a und 3b sind auf Abszissen 80a, 80b die Zeit, auf Ordinaten 81a, 81b eine Drehzahl bzw. ein Kupplungsstatus aufgetragen.
In einer Phase al in Fig. 3a ist der Ursprungsgang noch eingelegt. Die Antriebsmaschine 14 gibt ein konstantes Drehmoment ab und das Kraftfahrzeug beschleunigt, so daß die Drehzahl der Antriebsmaschine 14 (Linie 82a) ansteigt. Zum Zeitpunkt 83a fordert der Fahrzeugführer mittels der Bedieneinheit 51 eine Hochschaltung an. In der Phase bl verringert die Antriebsmaschine 14 das abgegebene Drehmoment (nicht dargestellt), damit der Ursprungsgang ausgelegt werden kann. Dies bewirkt eine Schwankung der Drehzahl der Antriebsmaschine 14 in der Phase bl. Am Ende der Phase bl, zum Zeitpunkt 84a ist der Ursprungsgang ausgelegt, das Zahnräderwechselgetriebe 19 befindet sich damit in einer Neutralstellung. In der Phase cl sinkt die Drehzahl der Antriebsmaschine 14 aufgrund der Motorbremswirkung ab.
Die Synchrondrehzahl des Zielgangs ist wie beschrieben proportional zur Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Die Linien 85a und 86a zeigen den Verlauf der Synchrondrehzahl in zwei verschiedenen Fällen. Im ersten Fall (Linie 85a) sinkt die Synchrondrehzahl nur langsam ab. Dies kann beispielsweise darin begründet sein, daß die Fahrbahn leicht abschüssig ist. Zum Zeitpunkt 87a erreicht die Drehzahl der Antriebsmaschine 14 die Synchrondrehzahl (die Linien 82a und 85a treffen sich) . Damit kann der Zielgang eingelegt und das vom Fahrzeugführer angeforderte Drehmoment eingestellt werden. Die Schaltung ist damit abgeschlossen und das Kraftfahrzeug beschleunigt wieder, die Drehzahl der Antriebsmaschine 14 steigt in der Phase dl wieder an. Die Kupplung 12 bleibt dabei während des gesamten Schaltvorgangs geschlossen (Linie 88a, Zustand 1) .
Im zweiten Fall (Linie 86a) sinkt die Synchrondrehzahl sehr stark ab. Dies kann beispielsweise darin begründet sein, daß die Fahrbahn ansteigt und / oder das Fahrzeug stark beladen ist und / oder der Fahrbahnuntergrund sehr weich ist. Die Synchrondrehzahl fällt schneller ab als die Drehzahl der Antriebsmaschine 14. Damit kann die Drehzahl der Antriebsmaschine 14 die Synchrondrehzahl nicht erreichen, der Zielgang kann nicht eingelegt werden. Damit kann die Schaltung nicht mit geschlossener Kupplung 12 durchgeführt werden.
Bei der Prüfung, ob die Schaltung mit geschlossener Kupplung 12 durchgeführt werden kann (Block 63 in Fig. 2), werden diese Verläufe der Drehzahlen vorausberechnet und geprüft, ob die Drehzahl der Antriebsmaschine 14 die Synchrondrehzahl erreicht oder nicht. Falls dies nicht der Fall ist, kann die Schaltung nicht mit geschlossener Kupplung 12 durchgeführt werden.
In Fig. 3b ist noch einmal der zweite Fall dargestellt, mit dem Unterschied, daß bei dem dargestellten Gangwechsel die Kupplung 12 geöffnet wird. In der Phase a2 ist die Kupplung 12 geschlossen (Zustand 1, Linie 88b) . Mit der Schaltanforderung (Zeitpunkt 83b) wird der Verlauf der Drehzahlen vorausberechnet und festgestellt, daß die Schaltung nur mit geöffneter Kupplung 12 ausgeführt werden kann. Demzufolge wird die Kupplung 12 sofort geöffnet (Zustand 0) . In der Phase b2 wird der Ursprungsgang ausgelegt und in der Phase c2 wird die Drehzahl der Antriebsmaschine 14 (Linie 82b) mittels der Getriebebremse 52 abgebremst. Damit erreicht zum Zeitpunkt 87b die Drehzahl der Antriebsmaschine 14 die Synchrondrehzahl, der Zielgang kann eingelegt und die Kupplung 12 geschlossen werden. Die Schaltung ist damit abgeschlossen und das Kraftfahrzeug beschleunigt in der Phase d2 wieder. Die Schaltung kann damit mit geöffneter Kupplung durchgeführt werden.
In Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm einer Rückschaltung entsprechend einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Nach einer Rückschaltanforderung (Block 90) wird in Block 91 das abgegebene Drehmoment der Antriebsmaschine 14 wie bei einer Schaltung mit geschlossener Kupplung 12 verändert, so daß der Ursprungsgang auslegbar sein müßte. Im folgenden Block 92 wird der Schaltaktor 48 zum Auslegen des Ursprungsgangs angesteuert. Anschließend wird im Block 93 geprüft, ob der Ursprungsgang ausgelegt wurde. Ist dies der Fall so wird im Block 94 die Schaltung mit geschlossener Kupplung durchgeführt und die Rückschaltung ist im Block 95 beendet. Falls die Prüfung in Block 93 negativ ausfällt, der Ursprungsgang also nicht ausgelegt wurde, wird im Block 96 geprüft, ob die Zeit seit Ansteuerung des Schaltaktors 48 eine Schwelle überschritten hat. Ist dies nicht der Fall, so wird der Block 93 wiederholt. Ist die Schwelle in Block 96 überschritten, so wird in Block 97 die Kupplung geöffnet, in Block 98 die Schaltung mit geöffneter Kupplung durchgeführt und in Block 99 die Kupplung wieder geschlossen. Damit ist die Schaltung ebenso im Block 95 abgeschlossen.
Die genannte Zeitschwelle im Block 96 kann dabei von Fahrzeugparametern des Kraftfahrzeugs, beispielsweise dem Fahrzeuggewicht, und / oder von Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs, beispielsweise Drehzahl der Antriebsmaschine 14, und / oder von Größen, welche die Umwelt des Kraftfahrzeugs beschreiben, beispielsweise der Neigung der Fahrbahn, abhängig sein.
Das in Fig. 4 dargestellte Verfahren wird durchgeführt, wenn der Gangwechsel bei geschlossener Kupplung durchgeführt werden soll .
Außerdem ist es möglich, unabhängig davon, ob eine Erstinbetriebnahme und / oder ein Start der Antriebsmaschine und / oder eine erkannte Fehlfunktion vorliegt, das Verfahren durchzuführen. Damit ergibt sich ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang 10 über eine Antriebsmaschine 14, ein automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe 19, eine zwischen der Antriebsmaschine 14 und dem Zahnräderwechselgetriebe 19 angeordnete, automatisierte Kupplung 12 und wenigstens eine Steuerungseinrichtung 49 verfügt und Gangwechsel von einem Ursprungsgang in einen Zielgang des Zahnräderwechselgetriebes 19 mit geschlossener Kupplung 12 durchgeführt werden, wobei eine Synchronisation einer Drehzahl einer Getriebeeingangswelle 11 auf eine Zieldrehzahl im Zielgang mittels einer Beeinflussung der Antriebsmaschine 14 erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß beim Beginn von Rückschaltungen die Kupplung 12 geschlossen bleibt und die Steuerungseinrichtung 49 ein Stellglied (Schaltaktor 48) zum Auslegen des Ursprungsgangs ansteuert, eine Zeit seit Ansteuerung des Stellglieds (Schaltaktor 48) ermittelt, überwacht, ob der Ursprungsgang ausgelegt wird und, falls die ermittelte Zeit eine Schwelle überschreitet, ohne daß der Ursprungsgang ausgelegt wurde, die Kupplung 12 geöffnet wird.
Die genannte Schwelle kann von Fahrzeugparametern des Kraftfahrzeugs und / oder von Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs und / oder von Größen, welche die Umwelt des Kraftfahrzeugs beschreiben, abhängig sein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang (10) über
- eine Antriebsmaschine (14),
- ein automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe (19),
- eine zwischen der Antriebsmaschine (14) und dem Zahnräderwechselgetriebe (19) angeordnete, automatisierte Kupplung (12) und
- wenigstens eine Steuerungseinrichtung (49) verfügt, wobei
- die Steuerungseinrichtung (49) in Abhängigkeit von Auswahlregeln und von Fahrzeugparametern und / oder Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs eine Auswahl vornimmt, ob bei einem Gangwechsel von einem Ursprungsgang in einen Zielgang des Zahnräderwechselgetriebes (19) die Kupplung (12) geöffnet wird oder geschlossen bleibt, und
- bei einem Gangwechsel bei geschlossener Kupplung (12) eine Synchronisation einer Drehzahl einer Getriebeeingangswelle (11) auf eine Zieldrehzahl im Zielgang mittels einer Beeinflussung der Antriebsmaschine (14) erfolgt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- in einer Zeitspanne
- nach einer Erstinbetriebnahme des Antriebsstrangs (10) und / oder
- nach einem Start der Antriebsmaschine (14) und / oder
- bei einer erkannten Fehlfunktion einer Komponente des Antriebsstrangs (10)
Gangwechsel mit geöffneter Kupplung (12) durchgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die genannte Zeitspanne endet, wenn alle für die Auswahl relevanten Fahrzeugparameter von der Steuerungseinrichtung (49) bestimmt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- die Steuerungseinrichtung (49) in Abhängigkeit von
Prüfregeln eine Prüfung vornimmt, ob der Gangwechsel bei geschlossener Kupplung (12) durchführbar ist und
- die Auswahl vom Ergebnis der Prüfung abhängig ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Prüfung in Abhängigkeit von Fahrzeugparametern und / oder
Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs durchführbar ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auswahl und / oder die Prüfung zumindest in Teilbetriebsbereichen in Abhängigkeit vom Zielgang des Zahnräderwechselgetriebes (19) durchgeführt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Auswahl und / oder die Prüfung zumindest in Teilbetriebsbereichen in Abhängigkeit von Größen, welche die Umwelt des Kraftfahrzeugs beschreiben, durchgeführt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fahrzeugparameter veränderbar sind.
8. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Zahnräderwechselgetriebe (19) über eine von der Steuerungs- einrichtung (49) ansteuerbare Synchronisiereinrichtung (Getriebebremse 52) verfügt, mittels welcher eine Getriebeeingangswelle (11) abgebremst werden kann und die Steuerungseinrichtung (49) bei Hochschaltungen mit geöffneter Kupplung (12) auswählt, ob die Synchronisiereinrichtung (Getriebebremse 52) angesteuert und damit die Getriebeeingangswelle (11) abgebremst wird oder ob eine Ansteuerung unterbleibt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß beim Beginn von Rückschaltungen die Kupplung (12) geschlossen bleibt und die Steuerungseinrichtung (49)
- ein Stellglied (Schaltaktor 48) zum Auslegen des Ursprungsgangs ansteuert,
- eine Zeit seit Ansteuerung des Stellglieds (Schaltaktor 48) ermittelt,
- überwacht, ob der Ursprungsgang ausgelegt wird und,
- falls die ermittelte Zeit eine Schwelle überschreitet, ohne daß der Ursprungsgang ausgelegt wurde, die Kupplung (12) geöffnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die genannte Schwelle
- von Fahrzeugparametern des Kraftfahrzeugs und / oder
- von Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs und / oder
- von Größen, welche die Umwelt des Kraftfahrzeugs beschreiben, abhängig ist.
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