DE102005060877A1

DE102005060877A1 - Verfahren zum Schalten eines automatisierten Schaltgetriebes

Info

Publication number: DE102005060877A1
Application number: DE102005060877A
Authority: DE
Inventors: Karl-Fritz Heinzelmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-06-21
Also published as: WO2007071300A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten eines automatisierten Schaltgetriebes, wobei nach dem Auslegen des aktuellen Ganges und vor dem Einlegen des Zielganges bei schleifender Kupplung durch Einregeln der Drehzahl des Antriebsmotors auf eine dem Zielgang zumindest weitgehend entsprechende Zieldrehzahl eine Synchronisation der zu schaltenden Getriebeelemente erfolgt. Dabei wird zu Beginn des Schaltvorganges die Kupplung teilweise geöffnet, derart, dass zumindest ein Teil des zuvor eingeleiteten Drehmomentes übertragen und so beispielsweise die Zugkraft nicht unterbrochen wird. Bei weiterhin eingelegtem aktuellen Gang wird bei schleifender Kupplung die Drehzahl des Antriebsmotors auf die Zieldrehzahl zumindest annähernd eingeregelt. Bei zumindest weitgehendem Erreichen der Zieldrehzahl wird der aktuelle Gang ausgelegt, sodann über die teilweise geschlossene Kupplung eine Synchronisation der Getriebedrehzahl hergestellt und anschließend der Zielgang eingelegt. Schließlich wird die Kupplung vollständig geschlossen, so dass die volle Zugkraft übertragen werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten eines automatisierten Schaltgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Automatisierte Schaltgetriebe entsprechen in ihrem Aufbau im Wesentlichen manuell betätigten Schaltgetrieben, wobei jedoch alle Vorgänge, die bei einem manuellen Schaltgetriebe der Fahrer ausführt, von elektronisch gesteuerten Aktuatoren übernommen werden. Dies bedeutet, dass beispielsweise während eines Rückschaltvorgangs eine Kupplung geöffnet bzw. das Getriebe in eine Neutralstellung geschaltet und damit die Zugkraft bzw. eine vom Motor aufgebrachte Bremskraft unterbrochen wird. In der Neutralstellung wird dann beispielsweise durch herkömmliche Synchronkupplungen und/oder durch Einregeln der Drehzahl des Motors auf eine dem Zielgang entsprechende Zieldrehzahl und kurzzeitiges Einrücken der Schaltkupplung ein Synchronisiervorgang durchgeführt, bei welchem Drehzahlgleichheit der zu schaltenden Getriebeelemente hergestellt wird.
Eine Zugkraftunterbrechung hat neben einer allgemeinen Beeinträchtigung des Fahrkomforts vor allem bei Fahrzeugen mit hohem Beschleunigungsvermögen und insbesondere beim Zurückschalten im Zugbetrieb, also etwa beim Zurückschalten an einer Steigung den Nachteil, dass ein Geschwindigkeitsverlust auftritt, der vermieden werden soll.
Es sind deshalb automatische Lastschaltgetriebe entwickelt worden, die unter Last schalten, bei denen also auch während des Schaltvorgangs die Vortriebskraft beziehungsweise eine Abbremskraft des Antriebsstrangs auf das Fahrzeug beibehalten bleibt.

Die DE 1 2004 002 283 A1 der Anmelderin zeigt ein Schaltgetriebe, bei welchem das Antriebsmoment des Antriebsmotors während eines Schaltvorganges über einen das eigentliche Getriebe umgehenden, mittels einer gesonderten Schaltbremskupplung zuschaltbaren Antriebsweg auf eine mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs antriebsverbundene Hauptabtriebswelle übertragen wird.

Dieses Getriebekonzept ist mit dem Vorteil verbunden, dass durch das Zusammenspiel einer Schaltkupplung und der genannten Schaltbremskupplung bei einem Getriebeschaltvorgang der üblicherweise durch die Öffnungsphase der Schaltkupplung bedingte Zugkraftabfall über die Wirkverbindung der Schaltbremskupplung mit der Hauptabtriebswelle diesem Getriebeabtrieb aufgeschaltet wird. Demnach stützt sich das Drehmoment des Antriebsmotors während des Schaltvorgangs am Getriebeausgang ab. Bei einem Gangwechsel werden die beiden Kupplungen überschneidend betrieben, wobei durch die Drehmomentabstützung das Antriebsmaschinendrehmoment auf ein durch die Schaltbremskupplung übertragbares Maß vorteilhaft reduziert wird. Nach dem Schaltvorgang wird die Schaltbremskupplung wieder geöffnet, und der Vortrieb des Fahrzeugs erfolgt dann wieder über das Schaltgetriebe.

Ein anderer moderner Antriebsstrang eines Fahrzeugs verfügt über ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei parallelen, auf eine Getriebeabtriebswelle wirkenden Teilgetrieben, die abwechselnd jeweils über eine eigene Kupplung mit dem Antriebsmotor gekoppelt werden können. Für den Schaltvorgang wird im gerade nicht leistungsführenden Teilgetriebe der nächste Gang vorgewählt und anschließend die Antriebslast auf dieses Teilgetriebe übertragen.

Aus der DE 33 34 710 A1 ist zudem eine Einrichtung zum Schalten eines automatisierten Stufenwechselgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei welchem vor dem Auslegen des aktuellen Ganges die Kupplung vollständig ausgerückt und erst nach dem Einlegen des Zielganges wieder eingerückt wird, wobei lediglich in einer kurzen Zwischenphase die Kupplung so weit geschlossen wird, dass bei schleifender Kupplung der Eingang des Getriebes mit dem auf die Zieldrehzahl eingeregelten Motor gekoppelt und der Synchronisationsvorgang durchgeführt wird. Dabei wird wegen des in der Neutralstellung befindlichen Getriebes kein Vortrieb auf das Fahrzeug übertragen. Deshalb ergibt sich eine verhältnismäßig lange Zugkraftunterbrechung mit den weiter vorne beschriebenen Nachteilen.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schalten eines automatisierten Schaltgetriebes vorzuschlagen, bei welchem mit einfachen technischen Mitteln der Zeitraum einer Zugkraftunterbrechung beziehungsweise Bremskraftunterbrechung im Antriebsstrang eines Fahrzeugs möglichst kurz gehalten werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruches, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es möglich ist, auch über eine während des Schaltvorgangs mit Schlupf betriebene Kupplung ein Antriebs- oder Bremsmoment zu übertragen.

Die Erfindung geht demnach aus von einem Verfahren zum Schalten eines automatisierten Schaltgetriebes, bei welchem nach dem Auslegen des aktuellen Ganges und vor dem Einlegen des Zielganges bei schleifender Kupplung durch Einregeln der Drehzahl des Antriebsmotors auf eine dem Zielgang zumindest weitgehend entsprechende Zieldrehzahl eine Synchronisation der zu schaltenden Getriebeelemente erfolgt.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist dabei vorgesehen, dass das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:

a) teilweises Öffnen der Kupplung derart, dass ein Teil des zuvor eingeleiteten Drehmomentes übertragen wird;
b) bei weiterhin eingelegtem aktuellem Gang bei schleifender Kupplung Einregeln der Drehzahl des Antriebsmotors auf die Zieldrehzahl;
c) bei zumindest weitgehendem Erreichen der Zieldrehzahl Auslegen des aktuellen Ganges und Einlegen des Zielganges;
d) vollständiges Einrücken der Kupplung.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat eine besondere Bedeutung beim Zurückschalten im Zugbetrieb, also beispielsweise beim Rückschalten des Getriebes an einer Steigung. Die Erfindung wird deshalb am Beispiel eines solchen Schaltvorganges näher erläutert.

Dabei soll die Zugkraft möglichst ohne nennenswerte Unterbrechung aufrechterhalten bleiben, so dass sich das Fahrzeug nicht verlangsamt und die Motordrehzahl auf die für den niedrigeren Gang erforderliche höhere Drehzahl angehoben wird.

Bei einem anderen, hier nicht näher erläuterten Schaltvorgang, nämlich beim Hochschalten im Schubbetrieb, könnte es von Nutzen sein, eine vom Antriebsmotor aufgebrachte Bremskraft aufrechtzuerhalten, während die Motordrehzahl auf die für den höheren Gang erforderliche niedrigere Drehzahl verringert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vor dem Umschalten in einen neuen Gang die Kupplung nur so weit geöffnet, dass sie noch ein für die Aufrechterhaltung eines Vortriebes bzw. einer Abbremsung des Fahrzeuges erforderliches Drehmoment überträgt, gleichzeitig aber erlaubt, die Motordrehzahl auf einen Wert derart zu verändern, dass diese der Zieldrehzahl für den zu schaltenden Gang zumindest weitgehend entspricht. Beim Zurückschalten ist dazu eine Drehzahlerhöhung, beim Hochschalten eine Drehzahlveningerung des Antriebsmotors erforderlich. Bei Erreichen der Zieldrehzahl des Antriebsmotors wird der aktuelle Gang ausgelegt, das Getriebe demnach also in seine Neutralstellung geschaltet. Sobald diese Neutralstellung erreicht ist, wird über die zumindest teilweise geschlossene Kupplung die Synchronisation der Getriebedrehzahl durchgeführt. Sobald dieser Synchronisationsvorgang beendet ist, wird der Zielgang eingelegt und die Kupplung wieder vollständig eingerückt, womit der Schaltvorgang abgeschlossen ist.

Wie sich aus dem vorstehenden Beispiel ergibt, ist die Kupplung zu keinem Zeitpunkt vollständig ausgerückt. Eine Zug- bzw. Bremskraftunterbrechung entsteht demnach nur in der kurzen Zeitspanne, in der das Getriebe sich tatsächlich in der Neutralstellung befindet und die Synchronisation der Getriebedrehzahl durchgeführt wird. Auf diese Weise lässt sich die Zug- bzw. Bremskraftunterbrechung auf eine äußerst kurze Zeitspanne reduzieren.

Gemäß einer anderen Variante der Erfindung kann vorgesehen werden, dass zum Auslegen des aktuellen Ganges die Kupplung ganz oder weitgehend geöffnet wird, um diesen Vorgang mechanisch zu erleichtern. Dementsprechend kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Kupplung auch beim Einlegen des Zielganges kurzfristig ganz oder weitgehend geöffnet werden, um diesen Vorgang zu erleichtern.

Die Formulierung "weitgehend geöffnet" gedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Kupplung zumindest so weit geöffnet wird, dass Schaltstöße infolge einer unvollkommenen Synchronisation der zu schaltenden Getriebe elemente nicht übertragen, sondern durch die schleifende Kupplung aufgenommen werden.

Die Erfindung lässt sich anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutern. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt.
In dieser zeigt:
1a den zeitlichen Verlauf der Motordrehzahl während einer Zugrückschaltung,
1b einen diesbezüglichen Verlauf der Kupplungsstellung und
1c den entsprechenden Verlauf der Getriebestellung.
Die 1a bis 1c verdeutlichen einen Schaltvorgang eines automatisierten Schaltgetriebes, wie er beispielsweise beim Zurückschalten an einer Steigung vorkommt. Vor dem Schaltvorgang zum Zeitpunkt t₀ hat die Motordrehzahl n einen Wert n₁, die Kupplung ist geschlossen (zu) und im Getriebe ist der aktuelle Gang geschaltet.
Zu Beginn des Schaltvorganges im Zeitpunkt t₁ wird die Kupplung so weit geöffnet, dass diese schlupfend zumindest einen Teil des zuvor anliegenden Drehmomentes übertragen kann. Der aktuelle Gang bleibt geschaltet. Gleichzeitig wird die Motordrehzahl n durch einen diesbezüglichen Steuerungsbefehl soweit angehoben, bis im Zeitpunkt t₂ eine Drehzahl n₂ erreicht ist, welche der Zieldrehzahl für den Zielgang zumindest angenähert entspricht.
Sobald der Fahrzeugmotor die Zieldrehzahl n₂ erreicht hat (Zeitpunkt t₂) wird der aktuelle Gang ausgelegt, so dass im Zeitpunkt t₃ das Getriebe eine Neutralstellung einnimmt. Wenn die Neutralstellung erreicht ist (t₃), wird über die nach wie vor teilweise geschlossene Kupplung (durchgehende Linie) die Synchronisation der Getriebedrehzahl durchgeführt, die im Zeitpunkt t₄ erreicht ist. Sobald der Synchronisationsvorgang abgeschlossen ist, wird ab dem Zeitpunkt t₄ der Zielgang mechanisch eingelegt; dieser Vorgang ist im Zeitpunkt t₅ abgeschlossen. Im Zeitpunkt t₅ wird sodann die Kupplung wieder vollständig eingerückt. Der Schaltvorgang ist dann abgeschlossen.
Um das Auslegen des aktuellen Ganges und das Einlegen des Zielganges zu erleichtern, kann, wie weiter vorne bereits erwähnt wurde, die Kupplung während der Zeitintervalle t₂ bis t₃ sowie t₄ bis 5₅ auch ganz (gestrichelte Linie) oder teilweise (strichpunktierte Linie) geöffnet werden. In jedem Fall muss die Kupplung im Zeitintervall der Neutralstellung (t₃ bis t₄) so weit geschlossen bleiben, dass diese das für die Synchronisation der Getriebedrehzahl erforderliche Drehmoment übertragen kann.

Claims

Verfahren zum Schalten eines automatisierten Schaltgetriebes, wobei nach dem Auslegen des aktuellen Ganges und vor dem Einlegen des Zielganges bei schleifender Kupplung durch Einregeln der Drehzahl des Antriebsmotors auf eine dem Zielgang zumindest weitgehend entsprechende Zieldrehzahl eine Synchronisation der zu schaltenden Getriebeelemente erfolgt, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: a) teilweises Öffnen der Kupplung derart, dass ein Teil des zuvor eingeleiteten Drehmomentes übertragen wird; b) bei weiterhin eingelegtem aktuellem Gang bei schleifender Kupplung Einregeln der Drehzahl des Antriebsmotors auf die Zieldrehzahl; c) bei zumindest weitgehendem Erreichen der Zieldrehzahl Auslegen des aktuellen Ganges und Einlegen des Zielganges; d) vollständiges Einrücken der Kupplung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auslegendes aktuellen Ganges die Kupplung kurzfristig ganz oder weitgehend geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einlegen des Zielganges die Kupplung kurzfristig ganz oder weitgehend geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung zum Auslegen des aktuellen Ganges bzw. zum Einlegen des Zielganges zumindest so weit geöffnet wird, dass Schaltstöße infolge unvollkommener Synchronisation der zu schaltenden Getriebeelemente durch Reibschlupf der Kupplung aufgenommen werden.