DE102004046066A1

DE102004046066A1 - Einrichtung und Verfahren zur Durchführung einer Rückschaltung in einem lastschaltbaren Getriebe

Info

Publication number: DE102004046066A1
Application number: DE102004046066A
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Grillenberger; Thomas Dipl.-Ing. Kull
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-09-23
Filing date: 2004-09-23
Publication date: 2006-04-13
Also published as: WO2006032409A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung, welche in einem Teilabschnitt der Rückschaltung eine einem Ursprungsgang zugeordnete Kupplung in einen schlupfenden Zustand bringt und anschließend das abgegebene Drehmoment der Antriebsmaschine erhöht. Dies führt zu einer Erhöhung der Drehzahl der Antriebsmaschine ohne gleichzeitigen Einbruch des Drehmoments an den angetriebenen Fahrzeugrädern. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung vorzuschlagen, welche schnelle Rückschaltungen erlaubt. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist die Einrichtung dazu vorgesehen, ein übertragbares Drehmoment einer zwischen der Antriebsmaschine und dem Getriebe angeordneten, ansteuerbaren Anfahrkupplung (12) zumindest in einem zweiten Teilabschnitt der Rückschaltung wenigstens so weit zu reduzieren, dass die Anfahrkupplung schlupfend betrieben wird. DOLLAR A Einsatz in einem Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Durchführung einer Rückschaltung in einem lastschaltbaren Getriebe eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Durchführung einer Rückschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
In einem lastschaltbaren Getriebe kann während einer Schaltung weiterhin Drehmoment von der Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs auf angetriebene Fahrzeugräder übertragen werden. Bei einer Rückschaltung müssen Drehzahlen der Antriebsmaschine und des Getriebes erhöht werden. Für einen Fahrzeugführer ist die Rückschaltung abgeschlossen, wenn die Drehzahl der Antriebsmaschine eine Synchrondrehzahl eines Zielgangs erreicht. Dies ist auch dann der Fall, wenn innerhalb des Getriebes die Rückschaltung noch nicht ganz beendet ist. Die Synchrondrehzahl des Zielgangs, also des Gangs in den zurückgeschaltet wird, ist die Drehzahl der Antriebsmaschine und einer Getriebeeingangswelle, die sich nach Abschluss der Schaltung bei der aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ergibt.
Die für die Erhöhung der Drehzahlen notwendige Energie steht nicht mehr für den Antrieb des Kraftfahrzeugs zur Verfügung, so dass es ohne weitere Maßnahmen während der Rückschaltung zu einem Einbruch des Drehmoments an den angetriebenen Fahrzeugrädern und damit zum Einbruch der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs kommt.

Die DE 42 04 401 A1 beschreibt eine Einrichtung und ein Verfahren zur Durchführung einer Rückschaltung in einem lastschaltbaren Getriebe eines Kraftfahrzeugs. In einem Teilabschnitt der Rückschaltung wird eine einem Ursprungsgang zugeordnete Kupplung in einen schlupfenden Zustand gebracht und anschließend das abgegebene Drehmoment der Antriebsmaschine erhöht. Dies führt zu einer Erhöhung der Drehzahl der Antriebsmaschine ohne gleichzeitigen Einbruch des Drehmoments an den angetriebenen Fahrzeugrädern.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, welche spontane Rückschaltungen erlauben, bei denen die für den Fahrzeugführer erlebbare Dauer der Schaltung sehr kurz ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst und ein Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst.

Erfindungsgemäß ist die Einrichtung dazu vorgesehen, ein übertragbares Drehmoment einer zwischen der Antriebsmaschine und dem Getriebe angeordneten, ansteuerbaren Anfahrkupplung zumindest in einem zweiten Teilabschnitt der Rückschaltung wenigstens so weit zu reduzieren, dass die Anfahrkupplung schlupfend betrieben wird. Das übertragbare Drehmoment wird als so genanntes Kupplungsmoment bezeichnet. An der Rückschaltung sind damit drei Kupplungen beteiligt. Die Anfahrkupplung ist das einzige Anfahrelement des Kraftfahrzeugs und ist als eine so genannte automatisierte Reibungskupplung ausgeführt. Die Anfahrkupplung kann von einem Stellglied geöffnet und geschlossen werden, wodurch das Kupplungsmoment eingestellt werden kann. Die genannten Teilabschnitte der Rückschaltung können sich wie alle weiteren Teilabschnitte überlappen. Es ist auch möglich, dass ein Teilabschnitt vollständig innerhalb eines anderen Teilabschnitts liegt.

Durch die Reduktion des Kupplungsmoments wird die Antriebsmaschine quasi vom Getriebe abgekoppelt. Damit kann die Drehzahl der Antriebsmaschine unabhängig von den Abläufen im Getriebe erhöht werden. Die Drehzahl kann somit sehr kurz nach Auslösen der Rückschaltung ansteigen. Der Fahrzeugführer erlebt damit eine sehr spontane Reaktion auf eine Rückschaltanforderung, welche die Rückschaltung auslöst. Der Anstieg kann außerdem durch die Unabhängigkeit von den Abläufen im Getriebe sehr schnell erfolgen. Die Drehzahl der Antriebsmaschine kann damit die Synchrondrehzahl des Zielgangs sehr schnell erreichen, womit für den Fahrzeugführer die Rückschaltung abgeschlossen ist. Die Synchronisation der Antriebsmaschine und die Synchronisation des Getriebes laufen damit in unterschiedlichen Phasen und getrennt voneinander ab.

Die Anfahrkupplung ist für schlupfenden Betrieb ausgelegt. Es treten durch den schlupfenden Betrieb also keine Schädigungen der Anfahrkupplung auf. Dies ist bei Kupplungen und Bremsen im Getriebe normalerweise nicht der Fall. Da bei Rückschaltungen prinzipiell alle Kupplungen oder Bremsen im Getriebe beteiligt sein können, müssten für die Durchführung von Rückschaltungen mit einer schlupfenden Kupplung oder Bremse im Getriebe alle Kupplungen und Bremsen für schlupfenden Betrieb ausgelegt sein. Dies würde zu erhöhten Herstellkosten und erhöhtem Bauraumbedarf führen. Durch die Einstellung des Schlupfs an der Anfahrkupplung ist dies nicht notwendig. Die Kupplungen und Bremsen im Getriebe werden im Gegenteil bei Rückschaltungen viel weniger belastet, was zu einem geringen Verschleiß führt.

Bei den verschiedenen Rückschaltung mit der erfindungsgemäßen Einrichtung muss zum Ermöglichen eines spontanen und schnellen Anstiegs der Drehzahl der Antriebsmaschine immer nur an der Anfahrkupplung ein Schlupf eingestellt werden. Exemplarstreuungen und Änderungen des Verhaltens über die Lebenszeit lassen sich bei einer einzigen Kupplung viel leichter und mit weniger Aufwand ausgleichen als bei mehreren Kupplungen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung dazu vorgesehen, zu Beginn einer Zug-Rückschaltung ein Differenzmoment in Abhängigkeit einer Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs zu bestimmen und das Kupplungsmoment der Anfahrkupplung in einem dritten Teilabschnitt der Rückschaltung auf einen Wert zu reduzieren, der um das Differenzmoment kleiner ist als das aktuell abgegebene Drehmoment der Antriebsmaschine. Bei einer Zug-Rückschaltung wird während der Schaltung Drehmoment von der Antriebsmaschine auf das Getriebe übertragen.

Das Kupplungsmoment muss auf jeden Fall so weit reduziert werden, dass die Anfahrkupplung bei einer Erhöhung des abgegebenen Drehmoments der Antriebsmaschine sicher schlupft. Falls die Anfahrkupplung bei der Erhöhung des Drehmoments der Antriebsmaschine nicht schlupfen würde, würde es sonst zu einer von einem Fahrzeugführer nicht angeforderten Beschleunigung kommen. Da nur maximal das Kupplungsmoment über das Getriebe auf die angetriebenen Fahrzeugräder übertragen werden kann, sollte das Kupplungsmoment nicht zu weit reduziert werden. Je kleiner das Kupplungsmoment ist, desto kleiner ist während der Rückschaltung das Drehmoment an den angetriebenen Fahrzeugrädern. Es hat sich gezeigt, dass das für ein sicheres Schlupfen der Anfahrkupplung erforderliche Differenzmoment nicht konstant ist, sondern von Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise dem Drehmoment oder der Drehzahl der Antriebsmaschine, einer Temperatur eines Getriebeöls oder einem Verschleiß der Anfahrkupplung, abhängig sein kann. Insbesondere steigt das erforderliche Differenzmoment mit steigender Drehzahl der Antriebsmaschine an. Damit wird sichergestellt, dass die Anfahrkupplung bei der Erhöhung des Drehmoments der Antriebsmaschine schlupft und somit unerwartete Beschleunigungen des Kraftfahrzeugs unterbleiben.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung dazu vorgesehen, zu Beginn einer Zug-Rückschaltung das Kupplungsmoment der Anfahrkupplung so lange kontinuierlich zu verringern, bis Schlupf an der Anfahrkupplung auftritt. Anschließend hält die Einrichtung das dann aktuelle Kupplungsmoment in einer Zeitspanne konstant. Das Kupplungsmoment kann beispielsweise entlang einer Rampe reduziert werden. Die Einrichtung erkennt Schlupf an der Anfahrkupplung, wenn sich die Drehzahlen am Eingang und am Ausgang der Anfahrkupplung um mehr als einen Schwellwert unterscheiden. Die Einrichtung vergleicht damit die Drehzahl der Antriebsmaschine mit der Drehzahl einer Getriebeeingangswelle. Damit wird sicher Schlupf an der Anfahrkupplung eingestellt und gleichzeitig sichergestellt, dass das Kupplungsmoment nicht mehr als notwendig reduziert wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung dazu vorgesehen, eine Differenzdrehzahl zwischen der Drehzahl der Antriebsmaschine und einer Synchrondrehzahl eines Zielgangs zu bestimmen. Die Synchrondrehzahl ist abhängig von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und der Gesamtübersetzung des Zielgangs. Bei der Rückschaltung müssen die Drehzahlen der Antriebsmaschine und der Getriebeeingangswelle auf die Synchrondrehzahl gebracht werden.

Sobald die genannte Differenzdrehzahl kleiner als ein erster Drehzahl-Grenzwert ist, erhöht die Einrichtung das Kupplungsmoment beispielsweise entlang einer Rampe auf ein Fahrervorgabemoment. Das Fahrervorgabemoment ist die Sollvorgabe des Fahrzeugführers für das Drehmoment der Antriebsmaschine. Der Fahrzeugführer stellt das Fahrervorgabemoment mittels eines Leistungsstellglieds, beispielsweise in Form eines Fahrpedals ein. Dabei kann sich das Fahrervorgabemoment direkt aus einem Betätigungsgrad des Leistungsstellglieds ergeben. Es ist aber auch möglich, dass sich bei der Verwendung einer Brennkraftmaschine aus dem Betätigungsgrad eine Drosselklappenstellung oder eine Kraftstoffeinspritzmenge ergibt, welche indirekt zu einem Fahrervorgabemoment führt.

Die Erhöhung des Kupplungsmoments kann auch in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs ablaufen. Die Erhöhung kann beispielsweise vom Drehmoment oder der Drehzahl der Antriebsmaschine abhängig sein. Insbesondere wird das Kupplungsmoment bei einem hohen Drehmoment und/oder einer hohen Drehzahl im Vergleich zu einem niedrigen Drehmoment oder einer niedrigen Drehzahl schneller auf das Haltemoment erhöht. Die Erhöhung kann beispielsweise entlang einer Rampe erfolgen, wobei die Steigung der Rampe von der Betriebsgröße abhängig ist.

Damit überträgt die Anfahrkupplung ein höheres Drehmoment auf das Getriebe. Dieses Drehmoment kann je nach Ansteuerung der Kupplungen und Bremsen im Getriebe entweder an die angetriebenen Fahrzeugräder weitergegeben werden und zum Vortrieb genutzt werden und/oder zur Beschleunigung der Getriebeeingangswelle und damit zur Verkürzung der Rückschaltung verwendet werden.

Wenn das Drehmoment der Antriebsmaschine dem Fahrervorgabemoment entspricht, wird die Anfahrkupplung an der Rutschgrenze betrieben. Das bedeutet, dass sie gerade das Drehmoment der Antriebsmaschine übertragen kann. Falls durch Störungen während der Rückschaltungen Drehmomentspitzen auftreten, so rutscht die Anfahrkupplung sofort durch und die Drehmomentspitzen werden abgebaut. Die Anfahrkupplung hat damit im Antriebsstrang eine dämpfende Wirkung.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung dazu vorgesehen, in einem vierten Teilabschnitt einer Schub-Rückschaltung das Kupplungsmoment der Anfahrkupplung auf Null zu reduzieren. Bei einer Schub-Rückschaltung wird während der Schaltung Drehmoment vom Getriebe auf die Antriebsmaschine übertragen. Die Antriebsmaschine bringt damit ein so genanntes Bremsmoment auf.

Bei einer Schub-Rückschaltung wird die Anfahrkupplung vollständig geöffnet, so dass kein Drehmoment zwischen Antriebsmaschine und Getriebe übertragen werden kann. Damit wird wirkungsvoll verhindert, dass bei der Erhöhung des Drehmoments der Antriebsmaschine ein Drehmoment von der Antriebsmaschine auf das Getriebe übertragen wird. Dies würde zu einem so genannten Schub-Zug-Wechsel im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs, also einem Wechsel zwischen Schub- und Zugbetrieb führen. Dieser Wechsel würde zu einem unangenehmen Ruck während der Rückschaltung führen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung dazu vorgesehen, nach Abschluss der Rückschaltung im Getriebe das Kupplungsmoment der Anfahrkupplung in Abhängigkeit einer Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs auf ein Haltemoment zu erhöhen. Die Erhöhung kann beispielsweise vom Drehmoment oder der Drehzahl der Antriebsmaschine abhängig sein. Insbesondere wird das Kupplungsmoment bei einem hohen Drehmoment und/oder einer hohen Drehzahl im Vergleich zu einem niedrigen Drehmoment oder einer niedrigen Drehzahl schneller auf das Haltemoment erhöht. Die Erhöhung kann beispielsweise entlang einer Rampe erfolgen, wobei die Steigung der Rampe von der Betriebsgröße abhängig ist. Die Rückschaltung ist komplett abgeschlossen, wenn die für die Rückschaltung notwendige Ansteuerung der Kupplungen oder Bremsen im Getriebe abgeschlossen sind. Das Haltemoment der Anfahrkupplung ist so groß, dass ein Rutschen der Anfahrkupplung sicher vermieden wird. Das Haltemoment kann konstant sein oder an das aktuelle Drehmoment der Antriebsmaschine angepasst werden.

Bei hohen Drehmomenten und/oder Drehzahlen ist die Gefahr gegeben, dass die Anfahrkupplung auch noch nach Abschluss der Rückschaltung rutscht. Um dies zu vermeiden, wird das Kupplungsmoment schnell erhöht. Bei niedrigen Drehmomenten oder Drehzahlen ist diese Gefahr nicht gegeben, so dass das Kupplungsmoment langsam und damit sehr komfortabel erhöht werden kann.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung dazu vorgesehen, einen Sollwert für eine Drehmomenterhöhung der Antriebsmaschine in Abhängigkeit von der Differenzdrehzahl zwischen der Drehzahl der Antriebsmaschine und der Synchrondrehzahl des Zielgangs vorzugeben. Bei der Erhöhung des abgegebenen Drehmoments der Antriebsmaschine wird ein Drehmoment angefordert, das um den Sollwert der Drehmomenterhöhung über dem Fahrervorgabemoment liegt. Zur Bestimmung der Drehmomenterhöhung kann ein Regler eingesetzt werden. Der Sollwert ist insbesondere proportional zur genannten Differenzdrehzahl, so dass der Sollwert mittels eines P-Reglers eingestellt wird. Damit erreicht die Drehzahl der Antriebsmaschine die Synchrondrehzahl sehr schnell und genau.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung dazu vorgesehen, die Drehmomenterhöhung anzufordern, bevor an der Anfahrkupplung Schlupf auftritt. Die Einrichtung ist insbesondere dazu vorgesehen, die Drehmomenterhöhung und die Reduktion des Kupplungsmoments der Anfahrkupplung gleichzeitig, beim Auslösen der Rückschaltung, anzufordern. Das Kupplungsmoment der Anfahrkupplung kann sehr schnell so weit abgesenkt werden, dass Schlupf an der Anfahrkupplung auftritt. Im Vergleich dazu dauert die Erhöhung des abgegebenen Drehmoments der Antriebsmaschine erheblich länger. Damit ist sichergestellt, dass die Anfahrkupplung spätestens bei einer Erhöhung des abgegebenen Drehmoments der Antriebsmaschine schlupft. Damit kann die Rückschaltung sehr schnell ablaufen ohne dass das Drehmoment an den angetriebenen Fahrzeugrädern ansteigt.

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:

1 einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem lastschaltbaren Getriebe,

2a/2b eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs einer Zug-Rückschaltung und

3a/3b eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs einer Schub-Rückschaltung.

Gemäß 1 verfügt ein Antriebsstrang 10 über eine Antriebsmaschine 11, welche als ein Otto-Motor ausgeführt ist. Die Antriebsmaschine 11 wird von einer Steuerungseinrichtung 29 angesteuert, welche mit nicht dargestellten Sensoren und Stellgliedern in Signalverbindung steht. Die Steuerungseinrichtung 29 kann beispielsweise eine Drehzahl der Antriebsmaschine 11 erfassen und ein abgegebenes Drehmoment der Antriebsmaschine 11 einstellen. Zur Einstellung des Drehmoments kann die Steuerungseinrichtung 29 beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzmenge und eine Drosselklappenstellung verändern. Die Steuerungseinrichtung 29 steht mit einem Leistungsstellglied in Form eines Fahrpedals 30 in Signalverbindung. Mittels des Fahrpedals 30 kann ein Fahrzeugführer ein Fahrervorgabemoment einstellen, welches im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs von der Steuerungseinrichtung 29 eingestellt wird.
Die Antriebsmaschine 11 ist mittels einer ansteuerbaren Anfahrkupplung 12 mit einer Getriebeeingangswelle 13 eines lastschaltbaren Getriebes 14 verbunden. Die Anfahrkupplung 12 und das Getriebe 14 werden von einer Einrichtung 27 angesteuert, welche mit nicht dargestellten Sensoren und Stellgliedern in Signalverbindung steht. Die Einrichtung 27 kann damit Betriebsgrößen der Anfahrkupplung 12 und des Getriebes 14, wie beispielsweise Drehzahlen oder Temperaturen erfassen. Außerdem kann die Einrichtung 27 mittels eines nicht dargestellten Stellglieds die Anfahrkupplung 12 öffnen und schließen und damit ein übertragbares Drehmoment der Anfahrkupplung 12 einstellen.
Das Getriebe 14 ist als ein Planetenräder-Wechselgetriebe ausgeführt. Das Getriebe 14 ist sehr schematisiert dargestellt und verfügt über zwei Gänge 16 und 17, welche mit einer Getriebeausgangswelle 18 verbunden und über zwei Kupplungen 19 und 20 alternativ einlegbar sind. Die Kupplungen 19, 20 können ebenfalls über nicht dargestellte Stellglieder von der Einrichtung 27 geöffnet und geschlossen werden. Die Einrichtung 27 kann damit Schaltungen im Getriebe 14 durchführen. Schaltungen können vom Fahrzeugführer mittels eines Wählhebels 28 angefordert werden oder von der Einrichtung 27 selbsttätig ausgelöst werden.
Von der Getriebeausgangswelle 18 wird eine Drehzahl und ein Drehmoment mittels einer Antriebswelle 23 an ein Achsgetriebe 24 übertragen, welches in an sich bekannter Weise das Drehmoment über zwei Abtriebswellen 25 an Antriebsräder 26 überträgt.
Die Einrichtung 27 steht mit der Steuerungseinrichtung 29 der Antriebsmaschine 11 in Signalverbindung. Die Einrichtung 27 kann ein vom Fahrervorgabemoment abweichendes Drehmoment anfordern, welches dann von der Steuerungseinrichtung 29 eingestellt wird. Insbesondere kann die Einrichtung 27 bei einer Rückschaltung im Getriebe 14 eine Drehmomenterhöhung gegenüber dem Fahrervorgabemoment anfordern.
Das Getriebe kann insbesondere als ein Planetenräder-Wechselgetriebe entsprechend der DE 19910299 C1 ausgebildet sein. Im Gegensatz zur DE 19910299C1 ist bei dem hier vorliegenden Antriebsstrang der hydrodynamische Drehmomentwandler durch eine Anfahrkupplung ersetzt. Der Inhalt der DE 19910299 C1 wird hiermit explizit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
Die Funktionen der Steuerungseinrichtung 29 und der Einrichtung 27 können auch in einer Einrichtung kombiniert oder auf mehr als zwei Einrichtungen aufgeteilt sein.
In den 2a und 3a sind die zeitlichen Verläufe von verschiedenen Betriebsgrößen des Antriebsstrangs bei einer Zug-Rückschaltung dargestellt.
In der 2a ist auf einer Ordinate 31a ein Drehmoment in [Nm] und auf einer Abszisse 32a die Zeit in [s] aufgetragen. Eine Linie 33a stellt das Kupplungsmoment (M_Kup) der Anfahrkupplung 12, eine Linie 34a einen Sollwert (M_{AM_soll}) für das abgegebene Drehmoment der Antriebsmaschine 11 und eine Linie 35a das abgegebene Drehmoment (M_{AM_ist}) der Antriebsmaschine 11 dar.
In der 3a ist auf einer Ordinate 38a eine Drehzahl in [1/s] und auf einer Abszisse die Zeit in [s] aufgetragen. Eine Linie 40a stellt die Drehzahl (n_AM) der Antriebsmaschine 11 und eine Linie 41a die Drehzahl (n_GE) der Getriebeeingangswelle 13 dar.
Die Zug-Rückschaltung wird zum Zeitpunkt t1a ausgelöst. Das Fahrervorgabemoment (M_FV) ist deutlich größer als Null ändert sich während der Rückschaltung nicht. Es bleibt damit konstant auf dem Wert, den M_{AM_soll} und M_{AM_ist} zum Zeitpunkt t1a haben. Sofort mit dem Auslösen der Rückschaltung wird das Kupplungsmoment (M_Kup) der Anfahrkupplung 12 entlang einer Rampe um ein Differenzmoment reduziert und anschließend konstant gehalten. Die Größe des Differenzmoments bestimmt die Einrichtung 27 aus einer in Abhängigkeit der Drehzahl (n_AM) der Antriebsmaschine 11 abgespeicherten Kennlinie. Das Kupplungsmoment (M_Kup) wird dabei so weit reduziert, dass die Anfahrkupplung 12 bei einer Erhöhung des abgegebenen Drehmoments der Antriebsmaschine 11 sicher rutscht.
Gleichzeitig fordert die Einrichtung 27 die Einstellung eines maximalen Drehmoments M_{AM_max} der Antriebsmaschine 11 an, M_{AM_soll} steigt entlang einer Rampe von M_FV auf M_{AM_max} an. Der Sollwert (M_{AM_soll}) könnte auch sprungartig oder entlang einer Parabel ansteigen. Mit einer Zeitverzögerung, die beispielsweise zwischen 40 und 100 ms betragen kann, steigt das abgegebene Drehmoment (M_{AM_ist}) ebenfalls an. Durch die Anforderung des maximalen Drehmoments M_{AM_max} wird sofort ein steiler Anstieg abgegebenen Drehmoments (M_{AM_ist}) erreicht.
Als Reaktion auf den Anstieg des abgegebenen Drehmoments (M_{AM_ist}) steigt die Drehzahl der Antriebsmaschine 11 (n_AM) ebenfalls an. Die Drehzahl (n_GE) der Getriebeeingangswelle 13 bleibt dabei noch konstant. Die Differenz zwischen den beiden Drehzahlen entspricht dabei dem Schlupf an der Anfahrkupplung 12. Nach Ablauf einer festlegbaren Zeitspanne wird zum Zeitpunkt t2a der Sollwert (M_{AM_soll}) auf einen Wert reduziert, der proportional ist zur Differenz zwischen der aktuellen Drehzahl (n_{AM_soll}) der Antriebsmaschine und der Synchrondrehzahl (n_Sync) des Zielgangs.
Die Einrichtung 27 berechnet laufend die Differenz zwischen der aktuellen Drehzahl (n_AM) der Antriebsmaschine und der Synchrondrehzahl (n_Sync) des Zielgangs. Sobald diese Differenz zum Zeitpunkt t3a einen ersten Drehzahl-Grenzwert unterschreitet, wird das Kupplungsmoment (M_Kup) entlang einer Rampe auf das Fahrervorgabemoment (M_FV) erhöht. Die Steigung der Rampe ist dabei vom Drehmoment oder der Drehzahl der Antriebsmaschine abhängig. Die Steigung ist bei einem hohen Drehmoment und/oder einer hohen Drehzahl größer als bei einem niedrigen Drehmoment oder einer niedrigen Drehzahl. Die Erhöhung des Kupplungsmoments führt zu einem Anstieg der Drehzahl (n_GE) der Getriebeeingangswelle 13. Sobald das Kupplungsmoment (M_Kup) das Fahrervorgabemoment (M_FV) erreicht hat, wird die Anfahrkupplung 12 an der Rutschgrenze betrieben, das bedeutet, dass sie bei einer Erhöhung des Drehmoments der Antriebsmaschine 11 sofort wieder rutschen würde.
Zum Zeitpunkt t4a ist die Drehzahl (n_AM) der Antriebsmaschine um einen Schwellwert größer als die Synchrondrehzahl (n_Sync) des Zielgangs. Als Reaktion darauf fordert die Einrichtung 27 eine sofortige Reduktion des Drehmoments der Antriebsmaschine 11 an. Die Steuerungseinrichtung 30 setzt diese Anforderung mit einem so genannten Zündwinkeleingriff um. Dabei wird der Zündwinkel schlagartig so verstellt, dass das Drehmoment der Antriebsmaschine 11 sofort auf das Fahrervorgabemoment absinkt. Bei einem Dieselmotor kann derselbe Effekt durch eine schlagartige Reduktion der Kraftstoffeinspritzmenge erreicht werden. Durch die Berücksichtigung des Schwellwerts wird sichergestellt, dass beim Abbruch der Drehmomenterhöhung die Drehzahl (n_AM) der Antriebsmaschine 11 auf jeden Fall größer als die Synchrondrehzahl (n_Sync) ist. Damit kann die Antriebsmaschine 11 beim Schließen der Anfahrkupplung 12 kinetische Energie an das Kraftfahrzeug abgeben und muss keine Energie zur Erhöhung der Drehzahl aufnehmen. Dies wäre für den Fahrzeugführer unangenehm spürbar.
Kurz vor einem Zeitpunkt t5a führt die Einrichtung eine so genannte Überschneidung zwischen dem Ursprungsgang und dem Zielgang durch (nicht dargestellt). Das Drehmoment wird damit von der Kupplung 20 auf die Kupplung 19 und damit vom Ursprungsgang auf den Zielgang übergeben. Nach der Überschneidung entsprechen die Drehzahl (n_AM) der Antriebsmaschine 11 und der Drehzahl (n_GE) der Getriebeeingangswelle 13 der Synchrondrehzahl (n_Sync) des Zielgangs.
Nach Abschluss der Überschneidung wird zum Zeitpunkt t5a begonnen, das Kupplungsmoment (M_Kup) der Anfahrkupplung 12 entlang einer Rampe auf ein Haltemoment zu erhöhen. Die Steigung der Rampe ist dabei vom Drehmoment oder der Drehzahl der Antriebsmaschine abhängig. Die Steigung ist bei einem hohen Drehmoment und/oder einer hohen Drehzahl größer als bei einem niedrigen Drehmoment oder einer niedrigen Drehzahl. Nach Erreichen des Haltemoments ist die Zug-Rückschaltung abgeschlossen.
In den 2b und 3b sind die zeitlichen Verläufe von nahezu den gleichen Betriebsgrößen des Antriebsstrangs wie in den 2a und 3a bei einer Schub-Rückschaltung dargestellt. Der Verlauf der Größen ist mit dem Verlauf in der 2a vergleichbar. Entsprechende Größen sind mit entsprechenden Bezugsziffern bezeichnet, wobei „a" durch „b" ersetzt wurde.
Die Schub-Rückschaltung wird zum Zeitpunkt t1b ausgelöst. Der Fahrzeugführer betätigt das Fahrpedal 30 nicht, so dass sich ein Fahrervorgabemoment (M_FV) ergibt, das kleiner ist als Null. Die Antriebsmaschine 11 nimmt also ein Drehmoment auf. Das Fahrervorgabemoment (M_FV) ändert sich während der Rückschaltung nicht. Es bleibt damit konstant auf dem Wert, den M_{AM_soll} und M_{AM_ist} zum Zeitpunkt t1b haben. Sofort mit dem Auslösen der Rückschaltung wird das Kupplungsmoment (M_Kup) der Anfahrkupplung 12 entlang einer Rampe auf Null reduziert und anschließend konstant gehalten. Die Anfahrkupplung 12 wird also komplett geöffnet.
Gleichzeitig fordert die Einrichtung 27 eine Drehmomenterhöhung auf einen Wert an, der proportional ist zur Differenz zwischen der aktuellen Drehzahl (n_AM) der Antriebsmaschine und der Synchrondrehzahl (n_Sync) des Zielgangs. Mit einer Zeitverzögerung steigt das abgegebene Drehmoment (M_{AM_ist}) ebenfalls an.
Als Reaktion auf den Anstieg des abgegebenen Drehmoments (M_{AM_ist}) steigt die Drehzahl der Antriebsmaschine 11 (n_AM) ebenfalls an. Zum Zeitpunkt t7b ist die Differenz zwischen der aktuellen Drehzahl (n_AM) der Antriebsmaschine und der Synchrondrehzahl (n_Sync) des Zielgangs kleiner als ein zweiter Drehzahl-Grenzwert. Als Reaktion darauf, wird begonnen das Kupplungsmoment (M_Kup) der Anfahrkupplung 12 entlang einer Rampe in Richtung des Haltemoments zu erhöhen.
Zum Zeitpunkt t8b ist die Differenz zwischen der aktuellen Drehzahl (n_AM) der Antriebsmaschine und der Synchrondrehzahl (n_Sync) des Zielgangs kleiner als ein Drehzahl-Grenzwert. Als Reaktion darauf fordert die Einrichtung 27 eine sofortige Reduktion des Drehmoments der Antriebsmaschine 11 auf Null an. Die Steuerungseinrichtung 29 setzt diese Anforderung mit einem so genannten Zündwinkeleingriff um. Der Drehzahl-Grenzwert ist so gewählt, dass unter Berücksichtigung der Verzögerungszeiten zwischen einem angeforderten und dem tatsächlichen Drehmoment der Antriebsmaschine 11 sichergestellt ist, dass die Drehzahl (n_AM) der Antriebsmaschine 11 nicht größer wird als die Synchrondrehzahl (n_Sync). Wäre dies der Fall, so würde die Antriebsmaschine 11 beim Schließen der Anfahrkupplung 12 ein Drehmoment an das Kraftfahrzeug abgeben. Dies würde zu einem unangenehmen Schub-Zug-Wechsel führen.
Nach der Reduktion des abgegebenen Drehmoments (M_{AM_ist}) der Antriebsmaschine 11 wird das Drehmoment auf Null gehalten, bis die Übernahme des Drehmoments im Getriebe 14 durch den Zielgang stattgefunden hat. Erst anschließend (Zeitpunkt t9b) wird der Sollwert (M_{AM_soll}) des Drehmoments der Antriebsmaschine 11 wieder auf das Fahrervorgabemoment (M_FV) abgesenkt.
Gleichzeitig wird zum Zeitpunkt t9b begonnen, das Kupplungsmoment (M_Kup) der Anfahrkupplung 12 entlang einer gegenüber der ersten Rampe steileren Rampe auf ein Haltemoment zu erhöhen. Nach Erreichen des Haltemoments ist die Schub-Rückschaltung abgeschlossen.

Claims

Einrichtung zur Durchführung einer Rückschaltung in einem lastschaltbaren Getriebe (14) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Einrichtung dazu vorgesehen ist, in einem ersten Teilabschnitt der Rückschaltung ein abgegebenes Drehmoment (M_{AM_ist}) einer Antriebsmaschine (11) zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebsmaschine (11) und dem Getriebe (14) eine ansteuerbare Anfahrkupplung (12) angeordnet ist und die Einrichtung dazu vorgesehen ist, zumindest in einem zweiten Teilabschnitt der Rückschaltung ein Kupplungsmoment (M_Kup) der Anfahrkupplung (12) wenigstens so weit zu reduzieren, dass die Anfahrkupplung (12) schlupfend betrieben wird.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist, zu Beginn einer Zug-Rückschaltung ein Differenzmoment in Abhängigkeit einer Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs zu bestimmen und das Kupplungsmoment (M_Kup) der Anfahrkupplung (12) in einem dritten Teilabschnitt der Rückschaltung auf einen Wert zu reduzieren, der um das Differenzmoment kleiner ist als das abgegebene Drehmoment (M_{AM_ist}) der Antriebsmaschine (11).
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist, zu Beginn einer Zug-Rückschaltung das Kupplungsmoment (M_Kup) der Anfahrkupplung (12) so lange kontinuierlich zu verringern bis Schlupf an der Anfahrkupplung (12) auftritt und anschließend das dann aktuelle Kupplungsmoment in einer Zeitspanne konstant zu halten.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist, eine Differenzdrehzahl zwischen der Drehzahl (n_AM) der Antriebsmaschine (11) und einer Synchrondrehzahl (n_Sync) eines Zielgangs zu bestimmen und sobald die genannte Differenzdrehzahl kleiner als ein erster Drehzahl-Grenzwert ist, das Kupplungsmoment (M_Kup) auf ein Fahrervorgabemoment (M_FV) zu erhöhen.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist, in einem vierten Teilabschnitt einer Schub-Rückschaltung das Kupplungsmoment (M_Kup) der Anfahrkupplung (12) auf Null zu reduzieren.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist, eine Differenzdrehzahl zwischen der Drehzahl (n_AM) der Antriebsmaschine (11) und der Synchrondrehzahl (n_Sync) des Zielgangs zu bestimmen und sobald die genannte Differenzdrehzahl kleiner als ein zweiter Drehzahl-Grenzwert ist, das Kupplungsmoment (M_Kup) zu erhöhen.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist, nach Abschluss der Rückschaltung im Getriebe (14) das Kupplungsmoment (M_Kup) der Anfahrkupplung (12) in Abhängigkeit einer Betriebsgröße des Kraftfahrzeugs auf ein Haltemoment zu erhöhen.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist, einen Sollwert (M_{AM_soll}) für eine Drehmomenterhöhung der Antriebsmaschine (11) in Abhängigkeit von der Differenzdrehzahl zwischen der Drehzahl (n_AM) der Antriebsmaschine (11) und der Synchrondrehzahl (n_Sync) des Zielgangs vorzugeben.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist, die Drehmomenterhöhung sprungartig, insbesondere mit einem Zündwinkeleingriff, zu beenden.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist, bei einer Zug-Rückschaltung in einer Zeitspanne zu Beginn der Drehmomenterhöhung ein maximal mögliches Drehmoment (M_{AM_max}) der Antriebsmaschine (11) anzufordern.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist, bei einer Zug-Rückschaltung sicherzustellen, dass die Drehzahl (n_AM) der Antriebsmaschine (11) nach Beendigung der Drehmomenterhöhung größer oder gleich der Synchrondrehzahl (n_Sync) des Zielgangs ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist, bei einer Schub-Rückschaltung sicherzustellen, dass die Drehzahl (n_AM) der Antriebsmaschine (11) nach Beendigung der Drehmomenterhöhung kleiner oder gleich der Synchrondrehzahl (n_Sync) des Zielgangs ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist, die Drehmomenterhöhung anzufordern bevor an der Anfahrkupplung (12) Schlupf auftritt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung dazu vorgesehen ist, die Drehmomenterhöhung und die Reduktion des Kupplungsmoments (M_Kup) der Anfahrkupplung (12) gleichzeitig anzufordern.
Verfahren zur Durchführung einer Rückschaltung in einem lastschaltbaren Getriebe (14) eines Kraftfahrzeugs, bei welchem in einem ersten Teilabschnitt der Rückschaltung ein abgegebenes Drehmoment (M_{AM_ist}) einer Antriebsmaschine (11) erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebsmaschine (11) und dem Getriebe (14) eine Anfahrkupplung (12) angeordnet ist und zumindest in einem zweiten Teilabschnitt der Rückschaltung ein Kupplungsmoment (M_Kup) der Anfahrkupplung (12) wenigstens so weit reduzieren wird, dass die Anfahrkupplung (12) schlupfend betrieben wird.