DE10043420A1

DE10043420A1 - Getriebe

Info

Publication number: DE10043420A1
Application number: DE10043420A
Authority: DE
Inventors: Martin Brandt; Gunter Hirt
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2001-04-12
Anticipated expiration: 2020-09-05
Also published as: KR20010050889A; ITMI20002158A0; IT1318973B1; BR0004693A; FR2800146A1; KR100763128B1; DE10043420B4; US6468182B1; ITMI20002158A1; FR2800146B1

Abstract

Es ist ein Verfahren zur Steuerung eines Gangwechselvorgangs eines mit einem Antriebsmotor gekoppelten und mit einer Reibungskupplung versehenen Lastschaltgetriebes eines Fahrzeuges vorgesehen, nach dem eine Veränderung des Motormoments und des Kupplungsmoments durchgeführt wird, derart, daß die Erwärmung der Reibungskupplung verringert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Gang wechselvorgangs eines mit einem Antriebsmotor gekoppelten und mit einer Kupplung, wie Reibungskupplung, versehenen Lastschaltgetriebes eines Fahr zeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Hinsichtlich der Vorrichtung sei auf die DE 198 59 458 A verwiesen, deren Inhalt ausdrücklich zum Offenbarungs inhalt der vorliegenden Anmeldung gehört.

Bei bekannten Handschaltgetrieben für beispielsweise Personenkraftwagen muß für den Gangwechselvorgang die Zugkraft vom Verbrennungsmotor zum Antriebsstrang des Fahrzeugs unterbrochen werden, wobei hierzu entweder vom Fahrer des Fahrzeugs oder auch von einem Aktuator ein Anfahrelement in der Form beispielsweise einer Reibungskupplung geöffnet wird. Diese Zug kraftunterbrechung ist für den Benutzer des Fahrzeugs bei jedem Gangwech selvorgang spürbar. Auch bei automatisierten Schaltgetrieben, bei denen der Gangwechselvorgang über einen Aktuator abläuft, findet eine solche Zugkraf tunterbrechung statt. Als lastschaltbare Getriebe sind bislang hauptsächlich in Planetenbauart ausgeführte Automatikgetriebe bekannt geworden, die sich zwar in der Praxis bewährt haben, aber aufwendig und damit teuer sind.

Zur Steigerung des Komforts beim Gangwechselvorgang von Kraftfahrzeugen ist auch bereits ein lastschaltbares Getriebe in der Form eines sogenannten unterbrechungsfreien Schaltgetriebes bekannt geworden, welches auch ein Anfahrelement in der Form beispielsweise einer Reibungskupplung besitzt und bei dem zusätzlich auf der Antriebs- oder der Abtriebswelle des Getriebes eine schlupfende Reibungskupplung angeordnet ist, die bei geschlossener Anfahr kupplung und an der Getriebeeingangswelle wirkenden Drehmoment vom Antriebsmotor eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle oder Eingangswelle des Getriebes und der Ausgangswelle oder Abtriebswelle des Getriebes ermöglicht, so daß eine Übertragung des Drehmoments auch wäh rend des Gangwechselvorgangs dieses Lastschaltgetriebes möglich ist und damit der Gangwechsel unter Beibehaltung der Zugkraft vom Antriebsmotor auf den Antriebsstrang des Fahrzeugs möglich ist.

Es hat sich gezeigt, daß der mit einem solchen unterbrechungsfreien Last schaltgetriebe erzielbare Komfort des Fahrzeugs in hohem Maße von der Cha rakteristik dieser zusätzlichen Reibungskupplung, auf die im weiteren als Last schaltkupplung Bezug genommen wird, abhängt. Die thermische Belastung dieser Lastschaltkupplung ist insbesondere bei Vollastschaltungen sehr hoch, da bei einer solchen Schaltung weitgehend das gesamte vom Antriebsmotor bereitgestellte Antriebsmoment über die Lastschaltkupplung an den Antriebs strang des Fahrzeugs zur Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung übertrag bar sein muß, da andernfalls bei einer vollen Beschleunigung des Fahrzeugs mit vollem vom Antriebsmotor bereitgestellten Motormoment ein Einbruch der Zugkraft vom Fahrer des Fahrzeugs festgestellt werden könnte.

Die thermische Belastung der Lastschaltkupplung nimmt mit ihrer wirkungsmä ßigen Anordnung in Richtung auf höhere Gangstufen des Lastschaltgetriebes zu. Wenn das Lastschaltgetriebe beispielsweise fünf Gangstufen für die nor male Vorwärtsfahrt des damit ausgerüsteten Fahrzeugs aufweist, so ist die thermische Belastung der Lastschaltkupplung höher, wenn sie auf die fünfte Gangstufe des Getriebes wirkt, als wenn sie an der vierten Gangstufe des Getriebes angreifen würde. Bei einem solchen Getriebe ist aber die Anordnung der Lastschaltkupplung derart, daß sie auf die fünfte Gangstufe des Getriebes wirkt wünschenswert, da andernfalls eine Schaltung des Getriebes vom vierten in den fünften Gang nicht mehr lastschaltend ausgeführt werden könnte und damit von einer Unterbrechung der Zugkraft begleitet werden würde. Um aber eine hohe Standfestigkeit der als Reibungskupplung ausgeführten Lastschalt kupplung zu erreichen, muß eine thermische Überbelastung der Lastschalt kupplung vermieden werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Gangwechselvorgangs eines Lastschaltgetrie bes zu schaffen, welches die thermische Belastung der Lastschaltkupplung zugunsten einer hohen Standfestigkeit der Lastschaltkupplung verringert.

Das zur Lösung dieser Aufgabe geschaffene Verfahren weist die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weite ren Ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß der Gangwechselvorgang bei einem Lastschaltgetriebe in hohem Maße von dem über die Lastschaltkupp lung übertragenen Moment beeinflußt wird. Das Kupplungsmoment beeinflußt beim Gangwechselvorgang das am Antriebsstrang des Fahrzeugs anliegende Abtriebsmoment, die Synchronisationszeit und damit den Zeitbedarf für den Gangwechselvorgang sowie die in die Lastschaltkupplung aufgrund ihres schlupfenden Eingriffs eingetragene Wärme und die Leistung der Lastschalt kupplung. Obwohl es grundsätzlich möglich ist, das Abtriebsmoment während des gesamten Gangwechselvorgangs über das von der Lastschaltkupplung übertragene Moment zu beeinflussen, so führt eine Steuerung des Abtriebs moments über das Kupplungsmoment zu einem hohen Energieeintrag in die Lastschaltkupplung in der Form von aufgrund des schlupfenden Reibeingriffs der Lastschaltkupplung entstehenden Wärme. Diese Wärme kann bei einer als Reibungskupplung mit zwei oder mehr oder bei in der Form einer Lamellen kupplung ausgeführten Reibungskupplung mit mehreren Kupplungsbelägen ausgeführten Lastschaltkupplung zwar durch Konvektion, Wärmestrahlung oder Transport in die Kupplungsdruckplatte und die Scheibe oder die Scheiben abgeführt werden, führt aber bei schnell hintereinander stattfindenden Last schaltungen zu einer hohen thermischen Belastung der Lastschaltkupplung, ohne daß zwischen den einzelnen Lastschaltungen eine effektive Verringerung der Temperatur der Lastschaltkupplung stattfinden kann.

Die Erfindung schafft nun durch eine vorteilhafte Steuerung des Gangwechsel vorgangs Abhilfe, so daß die in die Lastschaltkupplung eingetragene Energie verringert werden kann, was nicht zuletzt auch für den Kraftstoffverbrauch eines mit einem nach einem solchen Verfahren arbeitenden Lastschaltgetriebe ausgestatteten Fahrzeugs von Vorteil ist, ohne daß der wünschenswerte Schaltkomfort durch zugkraftunterbrechungsfreie Schaltvorgänge negativ be einflußt wird.

Nach der Erfindung ist nunmehr ein Verfahren zur Steuerung eines Gang wechselvorgangs eines mit einem Antriebsmotor gekoppelten und mit einer Reibungskupplung versehenen Lastschaltgetriebes eines Fahrzeugs vorgese hen, nach dem das Motormoment und das Kupplungsmoment derart verändert wird, daß die in die Reibungskupplung eingetragene Wärme verringert wird, also die Erwärmung der Reibungskupplung verringert wird. Es heißt dies mit anderen Worten, daß bei dem als Lastschaltvorgang ablaufenden Gangwech selvorgang nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl das Motormo ment als auch das Kupplungsmoment verändert wird und zwar so, daß vergli chen mit einem Gangwechselvorgang, bei dem nur das Kupplungsmoment der Lastschaltkupplung verändert wird und das vom Motor bereitgestellte Moment während des Gangwechselvorgangs zumindest weitgehend konstant bleibt, nach der Erfindung sowohl das Motormoment als auch das Kupplungsmoment verändert wird und damit die in die Lastschaltkupplung eingetragene Energie, die dort in Wärme umgesetzt wird, verringert wird.

Hierbei kann zunächst zu Beginn des Gangwechselvorgangs bei geschlosse ner Schaltkupplung der auszulegenden Gangstufe das den Triebstrang des Fahrzeugs beaufschlagende Abtriebsmoment über eine Verringerung des Motormoments reduziert werden. Damit wird zu Beginn einer Lastschaltung zunächst mittels eines Eingriffs in die Motorsteuerung und nicht durch den Einsatz der Lastschaltkupplung das Motormoment verringert. Zu Beginn des Gangwechselvorgangs ist daher die Lastschaltkupplung offen und überträgt kein Moment. Da sich die Lastschaltkupplung, wenn sie zwischen der An triebswelle und der Abtriebswelle des Lastschaltgetriebes ein Kupplungsmo ment überträgt, im schlupfenden Eingriff befindet, führt eine Momentenüber tragung durch die Lastschaltkupplung zu einer Temperaturerhöhung der Last schaltkupplung. Zu Beginn des Lastschaltvorgangs wird aber das Abtriebsmo ment nach dem Verfahren über eine Steuerung des Motormoments verringert, so daß die Lastschaltkupplung während dieser Zeitdauer der Verringerung des Abtriebsmoments durch den Motormomenteneingriff unbelastet verbleibt und daher kein Energieeintrag in die Lastschaltkupplung stattfindet.

Nach dieser ersten Verringerung des Abtriebsmoments wird in einem zweiten Schritt die Lastschaltkupplung zur Übertragung eines Kupplungsmoments in Eingriff gebracht. Durch die Lastschaltkupplung soll eine Unterbrechung der Zugkraft vom Antriebsmotor in den Triebstrang des Fahrzeugs während des Schaltvorgangs verhindert werden. Das von der Lastschaltkupplung übertrage ne Kupplungsmoment kann aufgrund den Schaltkomfort bestimmender Gra dienten des Kupplungsmoments nicht sprunghaft erhöht werden, so daß wäh rend dieses zweiten Schritts die Lastschaltkupplung allmählich in Eingriff ge bracht wird und sich damit das Kupplungsmoment erhöht. Während dieses Vorgangs wird die Verringerung des Abtriebsmoments fortgesetzt und gleich zeitig das Motormoment wieder erhöht. Die Erhöhung des Motormoments auf beispielsweise den maximalen Wert des Motormoments, den der Motor abzu geben in der Lage ist, führt dazu, daß bei einer vollen Beschleunigung des Fahrzeugs mit maximalem Motormoment oder auch mit einem niedrigeren Motormoment keine Zugkraftunterbrechung während des Ausspurvorgangs, also des Auslegens der auszulegenden Gangstufe vom Fahrer des Fahrzeugs festgestellt werden kann. Da in dieser Phase des Gangwechselvorgangs das Kupplungsmoment auf einen Wert zumindest in Höhe des Motormoments erhöht wird, ist der Schlupf zwischen den Reibflächen der Lastschaltkupplung vergleichsweise hoch. Es ist daher von Vorteil, wenn die Zeit, die für das An gleichen des Kupplungsmoments und des Motormoments benötigt wird, kurz gehalten wird. Sobald festgestellt wird, daß das Motormoment und das Kupp lungsmoment der Lastschaltkupplung weitgehend gleich sind, kann nach einer Fortbildung des Verfahrens die Schaltkupplung der auszulegenden Gangstufe geöffnet werden.

Um den Ausspurvorgang möglichst schnell durchführen zu können, ist es von Vorteil, wenn bereits vor dem Erreichen der weitgehenden Momentengleichheit des Motormoments und des Kupplungsmoments ein Aktuator die Schaltkupp lung mit einer Ausspurkraft beaufschlagt, so daß die Schaltkupplung der aus zulegenden Gangstufe geöffnet werden kann, wenn das an der Schaltkupplung der auszulegenden Gangstufe übertragene Moment einen vorbestimmten Schwellenwert unterschritten hat und somit der Ausspurvorgang zeitlich kurz gehalten werden kann. Der Ausspurvorgang kann dabei beispielsweise mittels einer Überwachung der Drehzahl eines Schaltmotors des Aktuators festgestellt werden.

Nach dem Ausspurvorgang und vor dem Einspurvorgang der neuen einzule genden Gangstufe findet die Synchronisierung statt, während der das Ab triebsmoment alleine durch das von der Lastschaltkupplung übertragene Mo ment bestimmt wird. Es hat sich daher als vorteilhaft gezeigt, wenn nach dem Verfahren zur Synchronisierung das Motormoment verringert wird und das Kupplungsmoment derart verändert wird, daß das Abtriebsmoment einem nach dem Gangwechselvorgang entsprechenden Abtriebsmoment entspricht.

Da während der Synchronisierung die auszulegende alte Gangstufe bereits kein Moment mehr überträgt und die einzulegende neue Gangstufe noch kein Moment überträgt, wird während der Synchronisierung das Abtriebsmoment durch das von der Lastschaltkupplung übertragene Kupplungsmoment be stimmt. Es ist daher von Vorteil, wenn zur Verkürzung der Synchronisierung das Motormoment so schnell, wie es die Motorsteuerung gestattet, auf einen minimalen Wert reduziert wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird daher zur Verkürzung der Syn chronisierung der Antriebsmotor nach dem Auslegen der auszulegenden Gangstufe in den Schleppzustand versetzt, was dazu führt, daß das massen trägheitsbedingte Weiterlaufen des Motors verkürzt werden kann. Der in den Schleppzustand versetzte Motor reduziert die Drehzahl des Motors und der Getriebeeingangswelle und beschleunigt den Synchronisationsvorgang und sorgt daher für eine Verringerung der in die Lastschaltkupplung während der Synchronisierung eingetragenen Energie. Diese Vorgehensweise, den Motor schnellstmöglich in den Schleppzustand zu versetzen, setzt einen entspre chend schnell reagierenden Antriebsmotor, also beispielsweise einen schnell reagierenden Verbrennungsmotor voraus. Bei einem Verbrennungsmotor, der es nicht ermöglicht, schnell in den Schleppzustand versetzt werden zu können, ist es von Vorteil, wenn zur Verkürzung der Synchronisierung das Kupplungs moment über das maximale Motormoment hinaus erhöht wird, so daß die Drehzahl des Antriebsmotors und der Eingangswelle des Lastschaltgetriebes verringert wird. Das auf diese Weise erhöhte Kupplungsmoment bremst den Antriebsmotor aktiv gegen den Triebstrang ab, so daß die Erhöhung des Kupplungsmoments über das maximale Motormoment hinaus zu einer Verkür zung der für die Synchronisierung benötigten Zeitdauer führt und damit der Energieeintrag in die Lastschaltkupplung während der Synchronisierung wieder verringert werden kann.

Nach einer Fortbildung des Verfahrens wird bei weitgehend erfolgter Synchro nisierung das Kupplungsmoment und das Motormoment auf weitgehend glei che Werte eingestellt. Die Schaltkupplung der einzulegenden Gangstufe wird bei weitgehend gleicher Drehzahl und Beschleunigung der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Lastschaltgetriebes geschlossen. Während dieses Einspurvorgangs ist die in der Lastschaltkupplung auftretende Schlupfdrehzahl gering und das Kupplungsmoment entspricht zumindest weitgehend dem Mo tormoment, so daß die in die Lastschaltkupplung eingetragene Energie gering ist. Wenn die Schaltkupplung der neu einzulegenden Gangstufe geschlossen ist, so wird die Lastschaltkupplung geöffnet und damit das Kupplungsmoment verringert. Das Öffnen der Lastschaltkupplung muß dabei mit einem komfort bestimmenden Gradienten ablaufen, da die Lastschaltkupplung weiterhin Mo ment überträgt und ein beispielsweise ruckartiges Öffnen der Lastschaltkupp lung zu einer sprungartigen Veränderung des Abtriebsmoments im Triebstrang des Fahrzeugs und damit zu einem Schaltrucken führen würde.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist außerdem vorgesehen, daß die Temperatur der Reibungskupplung zur Vermeidung einer thermischen Über belastung überwacht wird. In die Lastschaltkupplung wird während einer Last schaltung aufgrund der auf Reibung basierenden Momentenübertragung Ener gie eingetragen, die in Wärme umgewandelt wird. Die Wärme wird zwar durch Konvektion, Strahlung oder Transport in die Kupplungsdruckplatte und die Scheibe zumindest teilweise abgeführt, erfolgen aber die Lastschaltungen in kurzen zeitlichen Abständen, so erhöht sich die Temperatur der Lastschalt kupplung, ohne daß eine effektive Abgabe der Wärme stattfinden kann. Eine thermische Überbelastung der Lastschaltkupplung kann zu ihrer mechanischen Beschädigung führen.

Es ist daher nach der Erfindung vorgesehen, daß nach Feststellung einer zu hohen Temperatur der Reibungskupplung, das Kupplungsmoment in Abhän gigkeit von der Temperatur verringert wird. Eine solche Verringerung des Kupplungsmoments ermöglicht zwar weiterhin eine Lastschaltung, führt aber dazu, daß der Schaltkomfort durch die Verringerung des Kupplungsmoments reduziert wird, was dem Fahrer des mit dem Lastschaltgetriebe ausgestatteten Fahrzeugs auch durch die Abnahme des Schaltkomforts mitgeteilt wird, da eine solche zu hohe Temperatur der Lastschaltkupplung in der Regel nur dann auftritt, wenn der Fahrer des Fahrzeuges das Fahrzeug nicht bestimmungsge mäß fährt und beispielsweise aufgrund der Betätigung des Gaspedals schnell aufeinander folgende Pendelschaltungen in den unteren Gängen bei Vollast und hoher Motordrehzahl bewirkt, wird er durch die Abnahme des Schaltkom forts auf sein Fehlverhalten hingewiesen.

Nach einer Weiterbildung des Verfahrens wird nach einer Feststellung einer zu hohen Temperatur der Reibungskupplung ein Rückschaltvorgang des Last schaltgetriebes in die erste Gangstufe verhindert. Aufgrund des hohen Stufen sprungs zwischen der ersten und der zweiten Gangstufe führt insbesondere ein Lastschaltvorgang von der ersten zur zweiten Stufe zu einer hohen thermi schen Belastung der Lastschaltkupplung. Eine weitere Erhöhung der Tempe ratur der Lastschaltkupplung aufgrund von unter Last stattfindenden Schaltvor gängen aus der ersten in die zweite Gangstufe wird daher dadurch vermieden, daß ein Rückschaltvorgang in die erste Gangstufe verhindert wird.

Darüber hinaus ist es nach dem Verfahren vorgesehen, daß nach Feststellung einer zu hohen Temperatur der Reibungskupplung diese während der Syn chronisierung auch offen sein kann und damit kein Moment überträgt. Es führt dies zwar zu einer deutlichen Verringerung des Schaltkomforts aufgrund der damit bedingten vollständigen Zugkraftunterbrechung, es wird aber damit eine Beschädigung der Lastschaltkupplung aufgrund einer festgestellten deutlich zu hohen Temperatur vermieden. Dies ist vor dem Hintergrund zu sehen, daß bei einem bestimmungsgemäßen Gebrauch des mit einem solchen Lastschaltge triebe ausgestatteten Fahrzeugs eine derart hohe Temperatur der Lastschalt kupplung nicht auftritt, sondern Folge eines Fehlverhaltens des Fahrers ist, was ihm durch die vollständige Zugkraftunterbrechung beim Schaltvorgang und dem damit bedingten verringerten Schaftkomfort mitgeteilt wird.

Auch ist nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorge sehen, daß nach Feststellung einer zu hohen Temperatur der Reibungskupp lung vorbestimmte Schaltdrehzahlen des Lastschaltgetriebe verringert werden und damit der Energieeintrag in die Lastschaltkupplung vermindert wird. Hier bei ist zu erwähnen, daß die vorstehend geschilderten Maßnahmen nach der Feststellung einer zu hohen Temperatur der Reibungskupplung in Abhängig keit von der Höhe der Temperaturüberschreitung alternativ oder auch zusam men zur Anwendung kommen können.

Nach der Erfindung ist es auch vorgesehen, daß die von der Reibungskupp lung übertragene Leistung überwacht wird und nach der Feststellung einer Überschreitung einer vorbestimmten Maximalleistung das Kupplungsmoment verringert wird und beispielsweise auf einen Wert bis zum maximalen Motor moment abgesenkt wird, so daß beispielsweise während der Synchronisierung keine Momentenüberhöhung des Kupplungsmoments über das Motormoment hinaus mehr stattfindet, so daß eine Beschädigung der Lastschaltkupplung sicher vermieden werden kann. Mit dieser Maßnahme kann eine Beschädigung der Lastschaltkupplung vermieden werden, noch bevor eine zu hohe Tempe ratur der Lastschaltkupplung festgestellt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Darstellung von Momentenverläufen aufgetragen über der Zeit während verschiedener Phasen des Gangwechselvorgangs nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 2 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 1 gemäß einer alternati ven Ausführungsform des Verfahrens.

Wenn die als Reibungskupplung ausgebildete Lastschaltkupplung eines unter brechungsfreien Schaltgetriebes beim Gangwechselvorgang ein Moment zwi schen der Eingangs- und Ausgangswelle des Lastschaltgetriebes überträgt und damit einen deutlichen Einbruch der den Triebstrang des Fahrzeugs be aufschlagenden Zugkraft des Motors verhindert, dann befindet sie sich in ei nem Schlupfzustand und überträgt mittels Reibung ein Moment. Diese auf Reibung basierende Momentenübertragung führt zu einer Erwärmung der Lastschaltkupplung. Ganz allgemein wird die in die Lastschaltkupplung einge tragene Energie bestimmt durch die Zeitdauer der Synchronisation, dem an der Lastschaltkupplung anliegenden Moment sowie der Drehzahldifferenz der Reibpartner der Lastschaltkupplung. Die für die Synchronisierung benötigte Zeit wiederum hängt von der Differenz zwischen dem Motormoment und dem Kupplungsmoment während der Synchronisationsphase ab.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt nun einen Verlauf des Abtriebsmoments M_ab, wel ches den Triebstrang eines Fahrzeuges beaufschlagt, welches ein Lastschalt getriebe aufweist, bei dem der Gangwechselvorgang nach dem erfindungsge mäßen Verfahren gesteuert wird, des Motormoments M_V-Mot und des Kupp lungsmoments M_LSK der Lastschaltkupplung, aufgetragen über der Zeit wäh rend eines Gangwechselvorgangs ohne Zugkraftunterbrechung. Der Gang wechselvorgang ist dabei in einzelne Phasen a bis e unterteilt. Bei dem Gang wechselvorgang kann es sich um einen vollständig oder auch nur teilweise automatisierten Gangwechselvorgang oder Schaltvorgang eines unterbre chungsfreien Schaltgetriebes handeln.

Der Schaltvorgang kann bei einem gegebenen Abtriebsmoment M_ab bei spielsweise dadurch eingeleitet werden, daß eine aufgrund der Drehmoment charakteristik des Antriebsmotors vorgegebene Schaltdrehzahl erreicht worden ist. Bei dem hier diskutierten Gangwechselvorgang handelt es sich um einen unter Last durchgeführten Hochschaltvorgang, also beispielsweise einem Schaltvorgang von der ersten Gangstufe in die zweite Gangstufe des Last schaltgetriebes.

Zu Beginn der Lastschaltung, also in der ersten Phase a wird das Abtriebsmo ment bei geschlossener Schaltkupplung der auszulegenden Gangstufe unter Zuhilfenahme der Motorsteuerung abgesenkt und zwar derart, daß das Motor moment
M_V-Mot mit einem für den Fahrer des Fahrzeugs komfortablen Gradienten ver ändert, d. h. abgesenkt wird. Während dieser Phase a des Gangwechselvor gangs bleibt die Lastschaltkupplung LSK offen und überträgt kein Kupplungs moment, wird also auch nicht aufgrund einer Momentenübertragung thermisch belastet.

Wenn dahingegen während dieser ersten Phase des Gangwechselvorgangs gemäß einer weniger vorteilhaften Strategie das Abtriebsmoment über einen kombinierten Eingriff in die Motorsteuerung und eine Erhöhung des Kupp lungsmoments im M_LSK verändert werden würde, so würde in diesem Bereich a aufgrund maximalem Schlupf zwischen den Reibpartnern der Lastschaltkupp lung eine hohe Energie in die Lastschaltkupplung eingebracht werden und sie dadurch thermisch hoch belastet werden, was vermieden werden soll. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher zu Beginn des Gangwechsel vorgangs das Abtriebsmoment durch eine Verringerung des Motormoments reduziert.

In der sich an die Phase a anschließende Phase b wird die Reduktion des Abtriebsmoments fortgesetzt. Da aber während des Gangwechselvorgangs die Zugkraft erhalten bleiben soll, wird nun die Lastschaltkupplung LSK in Eingriff gebracht. Bei einem unter Vollast ablaufenden Schaltvorgang wird unter Bei behaltung der Zugkraft oder unter nur geringfügiger Reduktion der Zugkraft ein vom Fahrer des Fahrzeugs als komfortabel empfundener Schaltvorgang er reicht, wenn das verfügbare Motormoment auf den Maximalwert angehoben wird, was während der Phase b durchgeführt wird. Gleichzeitig wird das Kupp lungsmoment der Lastschaltkupplung erhöht, da während des sich anschlie ßenden Ausspurvorgangs der auszulegenden Gangstufe das Motormoment und das Kupplungsmoment gleiche Werte aufweisen müssen.

Die Lastschaltkupplung wird also nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht schon mit dem Beginn der Verringerung des Abtriebsmoments in Einsatz gebracht, sondern erst zu einem Zeitpunkt, nachdem das Abtriebsmoment bereits durch eine Motorsteuerung deutlich verringert worden ist. Wenn sich das Motormoment und das Kupplungsmoment auf etwa gleichem Niveau be finden, dann kann die Schaltkupplung der auszulegenden aktuellen Gangstufe geöffnet werden. Dies findet zu Beginn der mit c bezeichneten dritten Phase statt. Um diesen Ausspurvorgang möglichst schnell durchzuführen zu können, wird in der Phase b an die Schaltkupplung, beziehungsweise deren Schalt muffe bereits eine Ausspurkraft eines Aktuators angelegt, so daß sichergestellt ist, daß die Schaltkupplung geöffnet wird, sobald das an der Schaltkupplung übertragene Moment einen Schwellenwert unterschritten hat. Der Ausspurvor gang kann dabei beispielsweise durch eine Beobachtung der Drehzahl eines Schaltmotors des Aktuators überwacht werden.

Während der mit c bezeichneten Phase des Schaltvorgangs findet die Motor- und Getriebesynchronisation statt. Die auszulegende Gangstufe ist bereits ausgelegt und die neue einzulegende Gangstufe befindet sich noch nicht im Eingriff, so daß während dieser Phase der Synchronisierung das den Trieb strang des Fahrzeugs beaufschlagende Abtriebsmoment alleine durch das von der Lastschaltkupplung übertragene Kupplungsmoment bestimmt wird. Damit die von der Lastschaltkupplung in Wärme umgesetzte Energie gering bleibt, ist es von Vorteil, das Motormoment während der Synchronisierung möglichst schnell auf einen sehr geringen Wert zu reduzieren. Von besonderem Vorteil ist es, den Motor während der Synchronisierung schnell in den Schubbetrieb oder Schleppzustand zu versetzen, was durch eine entsprechende Steueran weisung an die Motorsteuerung schnell realisiert werden kann. Ein in den Schleppzustand versetzter Motor führt nämlich zu einer Reduzierung der Dreh zahl von Motor und Getriebeeingangswelle, beschleunigt den Synchronisati onsvorgang und sorgt damit aufgrund der kurzen Synchronisationszeit für einen kleinen Energieeintrag in die Lastschaltkupplung und damit für eine nur geringe Erwärmung der Lastschaltkupplung. Wenn der Antriebsmotor einen schnellen Übergang in den Schubbetrieb nicht zuläßt und es sich daher um einen Motor mit geringerer Dynamik handelt, so kann es von Vorteil sein, das Kupplungsmoment der Lastschaltkupplung während der Synchronisierung über das maximale Motormoment hinaus zu erhöhen, wodurch das massenträg heitsbedingte Weiterlaufen des Verbrennungsmotors abgekürzt wird, der Motor also aktiv gebremst wird und auf diese Weise die Synchronisationszeit wieder verringert wird. Dies führt wieder zu einer Verringerung des Energieeintrags in die Lastschaltkupplung während der Synchronisationsphase. Bei dieser Vor gehensweise ist aber zu beachten, daß die Momentenüberhöhung des Kupp lungsmoments über das maximale Motormoment hinaus zu einer erhöhten Temperaturbelastung der Lastschaltkupplung führen kann, was aber mittels einer Überwachung der Temperatur der Lastschaltkupplung festgestellt werden kann.

Wenn die zum Einlegen der neuen einzuspurenden Gangstufe erforderliche Zieldrehzahl durch den Synchronisationsvorgang weitgehend erreicht worden ist, so kann die Schaltkupplung der neuen Gangstufe bei Gleichheit der Dreh zahl und der Beschleunigung der zu verbindenden Schaltelemente geschlos sen werden. Hierzu wird das Motormoment an das Kupplungsmoment ange paßt, was zu Ende der Phase c anhand der Fig. 1 ersichtlich ist. Da sich damit das Motormoment und das Kupplungsmoment auf gleichem Niveau befinden und die Schlupfdrehzahl der Lastschaltkupplung gering ist, ist wäh rend der Einspurphase d der Energieeintrag in die Lastschaltkupplung gering.

Nach Abschluß des Einspurvorgangs der neu einzulegenden Gangstufe kann die Lastschaltkupplung mit einem komfortbestimmenden Gradienten geöffnet werden, d. h. das Kupplungsmoment mit einem komfortbestimmenden Gra dienten verringert werden, wobei darauf zu achten ist, daß dieser Vorgang möglichst schnell abläuft, da die Lastschaltkupplung weiterhin Moment über trägt und sich damit im wärmeerzeugenden Schlupfzustand befindet.

Da die Lastschaltkupplung während der gesamten Momentenübertragung einer thermischen Belastung unterliegt, ist es von Vorteil, die Temperatur der Lastschaltkupplung zu überwachen, wobei dies beispielsweise über Tempera tursensoren stattfinden kann, oder auch mittels eines Temperaturmodells, welches aktuelle Temperaturen der Lastschaltkupplung rechnerisch bestimmt.

Bei einer derartigen rechnerischen Bestimmung kann als Ausgangstemperatur beispielsweise die Kühlmitteltemperatur oder auch die Öltemperatur des Fahr zeugs beim Start herangezogen werden. Mit dieser Temperatur T_LSK wird ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur der Lastschaltkupplung initialisiert. Das nachfolgende Schema zeigt den Ablauf der Bestimmung der Temperatur der Lastschaltkupplung auf:

Nach dem Schritt der Initialisierung (Schritt S1) folgt im Schritt S2 die Feststel lung, ob sich die Lastschaltkupplung im Eingriff befindet und damit reibt, ob also das Moment M_LSK größer Null ist.

Wenn dem so ist, dann wird in einem nächsten Schritt S3 überprüft, ob die Grenzleistung der Lastschaltkupplung erreicht ist, ob also die Maximalleistung an der Lastschaltkupplung erreicht worden ist, so daß eine sofortige Reduzie rung des Kupplungsmoments bis beispielsweise zum maximalen Motormoment eine Beschädigung der Lastschaltkupplung verhindern könnte.

Wenn im Schritt S2 festgestellt wurde, daß sich die Lastschaltkupplung nicht im Eingriff befindet, dann wird in einem Schritt S4 eine Schaltdifferenztemperatur ΔT_schalt mit Null festgesetzt und festgelegt, daß die Grenzleistung der Last schaltkupplung nicht erreicht worden ist, also eine Bitvariable B_P_Grenze zu Null festgesetzt wird.

Im Schritt S5 wird festgestellt, ob die Grenzleistung der Lastschaltkupplung erreicht worden ist (B_P_Grenze = 1) oder ob dies nicht der Fall ist (B_P_Grenze = 0).

Beim Schritt S6 erfolgt die Berechnung der durch den Schaltvorgang bedingten Temperaturerhöhung mit dem Kupplungsmoment M_LSK und der Schlupfdreh zahl der Lastschaltkupplung Δn_LSK sowie der Wärmekapazität C.

Im nächsten Schritt S7 wird dann der Abkühlung durch Konvektion, Strahlung oder Transport in die Kupplungsdruckplatte und die Scheibe Rechnung getra gen, so daß sich im Schritt S8 die Temperaturveränderung der Lastschalt kupplung aus der Temperaturveränderung durch den Schaltvorgang und der Temperaturveränderung durch das Abkühlen der Lastschaltkupplung ergibt und sich die Temperatur der Lastschaltkupplung T_LSK im Schritt S9 aus der um die Temperaturveränderung der Lastschaltkupplung ΔT_LSK und der Temperatur vor dem Schaltvorgang ergibt.

Wenn nun eine zu hohe Temperatur der Lastschaltkupplung anhand des vor stehend beschriebenen Ablaufschemas festgestellt worden ist, so kann hierauf in Abhängigkeit von der festgestellten Temperaturüberschreitung in unter schiedlicher Weise reagiert werden.

So ist es möglich, das Maximalmoment, das während des Gangwechselvor gangs an der Lastschaltkupplung anliegt, zu reduzieren und zwar beispielswei se in der Form einer temperaturabhängigen Reduzierung des maximalen Kupplungsmoments bis zum maximalen Motormoments und in der Synchroni sationsphase keine Momentenüberhöhung mehr vorzunehmen. Dies führt dazu, daß Schaltvorgänge weiterhin lastschaltend durchgeführt werden, aber mit geringerem Komfort, da das Abtriebsmoment während der Synchronisation gesenkt wird. Der Fahrer eines mit einem solchen Lastschaltgetriebe ausge stattetem Fahrzeugs kann diese Verringerung des Schaltkomforts feststellen und daraufhin beispielsweise seine Fahrweise entsprechend modifizieren.

Auch kann ein Rückschaltvorgang vom zweiten in die erste Gangstufe bei einer festgestellten zu hohen Temperatur der Lastschaltkupplung verhindert werden, da der darauf folgende Hochschaltvorgang vom ersten in die zweite Gangstufe aufgrund des größten Stufensprungs zwischen dem ersten und dem zweiten Gang mit einem maximalen Energieeintrag in die Lastschaltkupplung verbun den ist.

Auch ist es möglich, daß bei einer festgestellten deutlich zu hohen Temperatur der Lastschaltkupplung der Hochschaltvorgang mit Zugkraftunterbrechung durchgeführt wird, so daß während der Motor- und Getriebesynchronisation die Lastschaltkupplung offen bleibt und nur mehr das Schleppmoment des An triebsmotors für eine Motor- und Getriebesynchronisation sorgt.

Zur Verringerung des Energieeintrags in die Lastschaltkupplung ist es auch möglich, die Schaltdrehzahl, insbesondere in den unteren Gängen des Last schaltgetriebes, die für einen hohen Energieeintrag in die Lastschaltkupplung verantwortlich sind, zu senken, so daß die Schlupfdrehzahl der Lastschalt kupplung abnimmt.

Die vorstehend genannten Maßnahmen können je nach Höhe der festgestell ten Temperaturüberschreitung gesteuert zum Einsatz kommen, wohingegen, wenn festgestellt wird, daß die maximale Leistung der Lastschaltkupplung überschritten wird, eine sofortige Reduzierung des Kupplungsmoments auf beispielsweise das maximale Motormoment von Vorteil ist, um eine Beschädi gung der Lastschaltkupplung zu vermeiden.

Fig. 2 der Zeichnung zeigt nun einen Momentenverlauf ähnlich demjenigen nach Fig. 1 mit dem Unterschied, daß während der Phase der Synchronisie rung das Kupplungsmoment M_LSK deutlich über das maximale Motormoment M_V-Mot erhöht wird, so daß zur Verkürzung der Synchronisierungszeit durch das erhöhte Kupplungsmoment der Antriebsmotor zusätzlich aktiv gebremst wird, so daß der Zeitbedarf für die Motor- und Getriebesynchronisation verkürzt wird und damit die Zeitspanne verringert wird, die benötigt wird, um die Drehzahl differenz zwischen der Schaltdrehzahl und der Sychrondrehzahl oder Zieldreh zahl des neu einzulegenden Gangs zu verringern.

Die Erfindung schafft daher ein Verfahren zur Steuerung eines Gangwechsel vorgangs, so daß die in die Reibungskupplung eingetragene Energie, die in dieser zu einer Temperaturerhöhung führt, verringert wird. Ein Energieeintrag in die Lastschaltkupplung findet dann statt, wenn sie ein Moment überträgt und an ihren Reibflächen ein Drehzahlunterschied besteht. Die Lastschaltkupplung bremst beim Lasthochschaltvorgang den Antriebsmotor und die Getriebeein gangswelle gegen die Getriebeabtriebswelle und den Triebstrang des Fahr zeugs ab. Dieser Synchronisationsvorgang kann durch eine Verringerung des Motormoments oder durch eine Steuerung des Motors derart, daß er sich im Schleppzustand befindet, unterstützt werden, da der Motor dann den Synchro nisationsvorgang verkürzt und hierdurch den Energieeintrag in die Lastschalt kupplung verringert. Vor und nach der Synchronisationsphase des Lastschalt getriebes müssen das Motormoment und das Kupplungsmoment angeglichen werden. Wenn während der Synchronisationsphase das Kupplungsmoment über das maximale Motormoment hinaus erhöht worden ist, so muß die Erhö hung und die Absenkung des Kupplungsmoments mit komfortbestimmenden Gradienten durchgeführt werden, da die Kupplungscharakteristik während der Synchronisationsphase das Abtriebsmoment alleine bestimmt und somit sprunghafte Änderungen des Kupplungsmoments zu vermeiden sind. Dahin gegen können sprunghafte Veränderungen des Motormoments durchaus von Vorteil sein, wenn nämlich der Antriebsmotor schnell vom Zug in den Schubzu stand versetzt werden kann und er damit zu einer Verkürzung der Synchroni sationszeit beiträgt.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Aus bildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des je weiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Tei lungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindun gen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteran sprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verste hen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Ab änderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Ele mente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kom bination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemei nen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebe nen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen beziehungsweise Elemen ten oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten beziehungsweise Verfahrens schrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betref fen.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung eines Gangwechselvorgangs eines mit einem Antriebsmotor gekoppelten und mit einer Reibungskupplung versehenen Lastschaltgetriebes eines Fahrzeuges, gekennzeichnet durch eine Verän derung des Motormoments und des Kupplungsmoments derart, daß die Erwärmung der Reibungskupplung verringert wird.

2. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gangwechselvorgang ein Lasthochschaltvorgang ist.

3. Verfahren insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Gangwechselvorgangs bei geschlossener Schaltkupp lung der auszulegenden Gangstufe das den Triebstrang des Fahrzeugs be aufschlagende Abtriebsmoment über eine Verringerung des Motormomen tes reduziert wird.

4. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Reibungskupplung zu Beginn des Gangwechselvor gangs zumindest weitgehend kein Moment überträgt.

5. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß nach einer ersten Verringerung des Abtriebsmoments das Motormoment und das Moment der Reibungskupplung erhöht wird so lange bis das Motormoment und das Kupplungsmoment weitgehend gleich sind.

6. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schaltkupplung der auszulegenden Gangstufe bei weitgehend gleichem Motormoment und Kupplungsmoment geöffnet wird.

7. Verfahren insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bereits vor dem Erreichen der weitgehenden Momentengleichheit ein Ak tuator die Schaltkupplung mit einer Ausspurkraft beaufschlagt.

8. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Synchronisierung das Motormoment verringert wird und das Kupplungsmoment derart verändert wird, daß das Abtriebsmoment einem nach dem Gangwechselvorgang entsprechenden Abtriebsmoment entspricht.

9. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Verkürzung der Synchronisierung der Antriebsmotor in den Schleppzustand versetzt wird.

10. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Verkürzung der Synchronisierung das Kupplungs moment über das maximale Motormoment hinaus erhöht wird, so daß die Drehzahl des Antriebsmotors und der Eingangswelle des Lastschaltgetrie bes verringert wird.

11. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß bei weitgehend erfolgter Synchronisierung das Kupp lungsmoment und das Motormoment auf weitgehend gleiche Werte einge stellt werden.

12. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schaltkupplung der einzulegenden Gangstufe bei weitgehend gleicher Drehzahl und Beschleunigung der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Lastschaltgetriebes geschlossen wird.

13. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Reibungskupplung nach dem Gangwechselvorgang geöffnet wird.

14. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die Temperatur der Reibungskupplung zur Vermeidung einer thermischen Überbelastung überwacht wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß nach Feststel lung einer zu hohen Temperatur der Reibungskupplung das Kupplungs moment in Abhängigkeit der Temperatur verringert wird.

16. Verfahren insbesondere nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich net, daß nach Feststellung einer zu hohen Temperatur der Reibungskupp lung das Abtriebsmoment während der Synchronisierung verringert wird.

17. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß nach Feststellung einer zu hohen Temperatur der Reibungskupplung ein Rückschaltvorgang des Lastschaltgetriebes in die erste Gangstufe verhindert wird.

18. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß nach Feststellung einer zu hohen Temperatur der Reibungskupplung die Reibungskupplung während der Synchronisierung offen ist.

19. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß nach Feststellung einer zu hohen Temperatur der Reibungskupplung vorbestimmte Schaltdrehzahlen des Lastschaltgetriebes verringert werden.

20. Verfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch ge kennzeichnet, daß die von der Reibungskupplung übertragene Leistung überwacht wird und nach Feststellung einer Überschreitung einer vorbe stimmten Maximalleistung das Kupplungsmoment verringert wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupp lungsmoment auf das maximale Motormoment verringert wird.