DE102012005676A1

DE102012005676A1 - Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem Mehrgruppengetriebe

Info

Publication number: DE102012005676A1
Application number: DE102012005676A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Guggolz Manfred; Jürgen Hertlein; Dipl.-Ing. Werner (FH) Hillenbrand; Dipl.-Ing. Steffen (FH) Keppeler; Dipl.-Ing. David (BA) Ulmer; Markus Stein
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-09-26
Also published as: JP2015510996A; EP2828558A1; WO2013139419A1; US20150027254A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem Mehrgruppengetriebe (10), das eine zu einer Bereitstellung zumindest eines Vorwärtsgetriebegangs und zumindest eines Rückwärtsgetriebegangs vorgesehene Hauptgruppe (11) und eine der Hauptgruppe (11) nachgeschaltete Nachschaltgruppe (12) aufweist, und einer Steuer- und/oder Regeleinheit (13), die eine Gangwechselfunktion aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest in einem Getriebegangwechselvorgang (14) zu einem Einlegen eines entgegen einer aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Hauptgruppe (11) zu schalten. Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (13) eine Synchronisierungsfunktion aufweist, die dazu vorgesehen ist, zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Nachschaltgruppe (12) zu schalten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2 49 952 A1 ist bereits eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem Mehrgruppengetriebe, das eine zu einer Bereitstellung eines Vorwärtsgetriebegangs und eines Rückwärtsgetriebegangs vorgesehene Hauptgruppe und eine der Hauptgruppe nachgeschaltete Nachschaltgruppe aufweist, und einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die eine Gangwechselfunktion aufweist, die dazu vorgesehen ist, in einem Getriebegangwechselvorgang die Hauptgruppe zu schalten, bekannt.
Weiter ist aus der DE 10 2009 056 793 A1 ein Verfahren zu einem Einlegen eines entgegen einer aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Schalten des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs zu verbessern. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem Mehrgruppengetriebe, das eine zu einer Bereitstellung zumindest eines Vorwärtsgetriebegangs und zumindest eines Rückwärtsgetriebegangs vorgesehene Hauptgruppe und eine der Hauptgruppe nachgeschaltete Nachschaltgruppe aufweist, und einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die eine Gangwechselfunktion aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest in einem Getriebegangwechselvorgang zu einem Einlegen eines entgegen einer aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Hauptgruppe zu schalten.
Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit eine Synchronisierungsfunktion aufweist, die dazu vorgesehen ist, zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Nachschaltgruppe zu schalten. Dadurch kann die Hauptgruppe während des Getriebegangwechselvorgangs zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs mittels der Nachschaltgruppe synchronisiert werden, wodurch ein Ratschen und/oder ein Einlegeschlag zumindest reduziert und damit ein Komfort eines direkten Einlegens und damit eines direkten Schaltens des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs erhöht werden kann. Es kann eine Drehzahlanpassung zwischen einer Hauptwelle der Hauptgruppe und einer weiteren Getriebewelle, insbesondere einer Vorgelegewelle des Mehrgruppengetriebes, besonders kostengünstig verbessert werden, wodurch eine Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, bei der das direkte Einlegen und damit das direkte Schalten des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs ohne zumindest signifikante Komforteinbußen, möglich ist, erhöht werden kann. Die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, bei der das direkte Einlegen und damit das direkte Schalten des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs ohne zumindest signifikante Komforteinbußen möglich ist, kann um einen Spreizungsfaktor der Nachschaltgruppe erhöht werden, wodurch ein Fahrtrichtungswechsel aus einer Leerlaufdrehzahl ermöglicht werden kann. Dadurch kann der Fahrtrichtungswechsel beispielsweise zu einem Rangieren eines die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung aufweisenden Kraftfahrzeugs und/oder einem Freischaukeln eines beispielsweise im Schlamm steckenden Kraftfahrzeugs vereinfacht werden. Dadurch kann das Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs und damit das Schalten des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs kostengünstig verbessert werden.
Unter einer „Gangwechselfunktion” soll insbesondere eine Funktion verstanden werden, die zu einem Schalten eines Getriebegangs vorgesehen ist. Die Synchronisierungsfunktion schaltet zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs vorteilhaft die Nachschaltgruppe, um die Hauptgruppe zu synchronisieren. Unter einem „Getriebegangwechselvorgang” soll insbesondere ein Vorgang während einer Fahrt, insbesondere einem Rollen, des Kraftfahrzeugs verstanden werden, in dem ausgehend von einem Istgang, d. h. vorzugsweise einem aktuell eingelegten Getriebegang, ein dem Istgang entgegen gerichteter Zielgang geschaltet wird, wobei der Vorgang vorteilhaft durch einen von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs und/oder von der Steuer- und/oder Regeleinheit ausgelösten Schaltbefehl eingeleitet wird. Unter einem „entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegang” soll insbesondere ein Zielgang verstanden werden, der für eine Fahrtrichtung vorgesehen ist, die entgegengesetzt zu einer Fahrtrichtung orientiert ist, für die ein bei einer Anforderung des Zielgangs geschalteter Istgang vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichtete Getriebegang bei einem eingelegten Vorwärtsgetriebegang und damit bei einer Vorwärtsfahrt als der Rückwärtsgetriebegang und bei einem eingelegten Rückwärtsgetriebegang und damit bei einer Rückwärtsfahrt als der Vorwärtsgetriebegang ausgebildet. Der Begriff „Vorwärtsgetriebegang” umfasst grundsätzlich alle mittels des Mehrgruppengetriebes schaltbaren Vorwärtsgetriebegänge, insbesondere einen für die Vorwärtsfahrt vorgesehenen Anfahrgetriebegang und damit einen sogenannten ersten Vorwärtsgetriebegang. Der Begriff „Rückwärtsgetriebegang” umfasst grundsätzlich alle mittels des Mehrgruppengetriebes schaltbaren Rückwärtsgetriebegänge, insbesondere einen für die Rückwärtsfahrt vorgesehenen Anfahrgetriebegang. Der Getriebegangwechselvorgang, während dem die Synchronisierungsfunktion die Nachschaltgruppe schaltet, ist vorteilhaft zu einem Fahrtrichtungswechsel vorgesehen. Vorzugsweise ist der Getriebegangwechselvorgang als ein Fahrtrichtungswechselvorgang ausgebildet. Unter einer „aktuellen Fahrtrichtung” soll insbesondere eine Fahrtrichtung verstanden werden, in die sich das Kraftfahrzeug bei Einleitung des Getriebegangwechselvorgangs und damit beim Schaltbefehl und/oder bei Anforderung des Getriebegangs fortbewegt. Unter einem „Mehrgruppengetriebe” soll insbesondere ein Getriebe verstanden werden, das aus einer Kombination von ein-, zwei- oder mehrstufigen Einzelgetrieben aufgebaut ist. Unter einer „Hauptgruppe” soll insbesondere ein Einzelgetriebe verstanden werden, das zu einer Bereitstellung und/oder einer Einstellung zumindest eines Vorwärtsgetriebegangs und zumindest eines Rückwärtsgetriebegangs vorgesehen ist und/oder zumindest zwei einstellbare Übersetzungen aufweist, die entgegengesetzt zueinander gerichtet sind und sich somit in einem Vorzeichen unterscheiden. Unter einer „Nachschaltgruppe” soll insbesondere ein der Hauptgruppe nachgeschaltetes Einzelgetriebe verstanden werden, das vorzugsweise zu einer Erweiterung einer Gangzahl zumindest zwei unterschiedliche Übersetzungen bereitstellt und/oder das zu einer Bereitstellung eines schnellen und eines langsamen, mittels der Hauptgruppe bereitgestellten Getriebegangs vorgesehen ist. Eine Übersetzung kann vorzugsweise auch eins betragen. Die Nachschaltgruppe ist vorzugsweise als eine Rangegruppe ausgebildet. Unter „vorgeschaltet” und „nachgeschaltet” soll insbesondere bezüglich eines Kraftflusses verstanden werden, der bei durch die Antriebsmaschine angetriebenen Antriebsrädern und/oder einer aktiven, d. h. vorzugsweise antriebsmomentbereitstellenden, Antriebsmaschine, die antriebstechnisch an das Mehrgruppengetriebe angebunden ist, vorliegt. Das Mehrgruppengetriebe ist vorzugsweise als ein unsynchronisiertes, d. h. als ein synchrongliederfreies Getriebe ausgebildet. Unter einem „unsynchronisierten Getriebe” soll insbesondere ein Getriebe verstanden werden, das zum Einlegen und/oder zur Schaltung der Getriebegänge unsynchronisierte, d. h. synchrongliederfreie, formschlüssige Koppeleinheiten aufweist. Die Koppeleinheiten sind vorzugsweise als unsynchronisierte, d. h. synchrongliederfreie Klauenkupplungen oder Klauenbremsen ausgebildet.
Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit” soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Steuergerät verstanden werden. Unter einem „Steuergerät” soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Grundsätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit mehrere untereinander verbundene Steuergeräte aufweisen, die vorzugsweise dazu vorgesehen sind, über ein Bus-System, wie insbesondere ein CAN-Bus-System, miteinander zu kommunizieren. Unter einer „Synchronisierungsfunktion” soll insbesondere eine Funktion verstanden werden, die in dem Getriebegangwechselvorgang und damit vorzugsweise zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs zu einer Synchronisation der Hauptgruppe vorgesehen ist. Unter einer „Synchronisation der Hauptgruppe” soll dabei insbesondere eine Angleichung von Differenzdrehzahlen zwischen der Hauptwelle und der anderen Getriebewelle, vorzugsweise der Vorgelegewelle, verstanden werden. Unter die „Nachschaltgruppe schalten” soll insbesondere ein Betätigen der Nachschaltgruppe und/oder ein Wechseln einer Schaltstellung der Nachschaltgruppe und/oder ein Wechsel einer Übersetzung der Nachschaltgruppe verstanden werden. Vorteilhaft wechselt die Synchronisierungsfunktion eine Übersetzung innerhalb der Nachschaltgruppe während dem Getriebegangwechselvorgang, um die Hauptgruppe zu synchronisieren. Vorzugsweise schaltet die Synchronisierungsfunktion die Nachschaltgruppe vor dem Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs und damit vor dem Einlegen des Zielgangs. Unter einem „Einlegen eines Getriebegangs” soll insbesondere ein Einstellen einer, dem entsprechenden Getriebegang zugeordneten Übersetzung innerhalb der Hauptgruppe und/oder ein Herstellen einer drehmomentübertragenden Verbindung zwischen allen für den entsprechenden Getriebegang vorgesehenen Kopplungseinheiten der Hauptgruppe verstanden werden. Vorzugsweise erfolgt ein Einlegen eines Getriebegangs durch die Hauptgruppe. Die Nachschaltgruppe ist vorteilhaft dazu vorgesehen, den eingelegten Getriebegang der Hauptgruppe zu übersetzen. Unter einem „Schalten eines Getriebegangs” soll insbesondere ein Einstellen einer drehmomentübertragenden Verbindung zwischen einer Antriebsmaschine und Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs bei eingelegtem Zielgang verstanden werden. Vorzugsweise beinhaltet ein Vorgang, in dem der Getriebegang geschaltet wird, einen Vorgang, in dem der Getriebegang eingelegt wird. Das Schalten des Getriebegangs beinhaltet vorzugsweise ein Auslegen eines Istgangs, das Einlegen des entsprechenden Zielgangs, insbesondere des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs, und abschließend ein Schließen einer Anfahrkupplung zur Herstellung der drehmomentübertragenden Verbindung zwischen der Antriebsmaschine und den Antriebsrädern. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt, ausgestattet, ausgestaltet und/oder angeordnet verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Hauptgruppe zumindest eine Hauptwelle aufweist und die Synchronisierungsfunktion dazu vorgesehen ist, zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Nachschaltgruppe zu einer Drehzahlreduzierung der Hauptwelle zu schalten, wodurch die Hauptgruppe besonders einfach synchronisiert werden kann. Die Hauptgruppe ist vorzugsweise in einer Vorgelegewellenbauweise ausgeführt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Mehrgruppengetriebe zumindest eine Wellenbremse aufweist und die Synchronisierungsfunktion dazu vorgesehen ist, zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Wellenbremse anzusteuern. Dadurch kann eine Drehzahl der weiteren Getriebewelle, insbesondere der Vorgelegewelle, an die Drehzahl der Hauptwelle angepasst werden, wodurch die Schaltung des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs weiter verbessert werden kann. Unter einem „Ansteuern der Wellenbremse” soll insbesondere ein Einstellen einer Bremskraft der Wellenbremse größer Null verstanden werden. Die Wellenbremse ist vorzugsweise als eine Vorgelegewellenbremse ausgebildet. Unter einer „Vorgelegewellenbremse” soll insbesondere eine Wellenbremse verstanden werden, die an der Vorgelegewelle angeordnet ist und/oder deren Bremskraft die Vorgelegewelle abbremst.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Mehrgruppengetriebe eine Vorschaltgruppe aufweist und die Gangwechselfunktion dazu vorgesehen ist, während des Getriebegangwechselvorgangs die Vorschaltgruppe vor dem Einlegen des Getriebegangs neutral zu schalten, wodurch zum Einlegen des Getriebegangs wirksame Massenträgheitsmomente reduziert werden können. Unter einer „Vorschaltgruppe” soll insbesondere ein der Hauptgruppe vorgeschaltetes Einzelgetriebe verstanden werden, das vorzugsweise zu einer Erweiterung einer Gangzahl zumindest zwei unterschiedliche Übersetzungen bereitstellt. Unter einer „neutral geschalteten Vorschaltgruppe” soll insbesondere ein Betätigungszustand der Vorschaltgruppe verstanden werden, in dem eine Momentenübertragung durch die Vorschaltgruppe verhindert ist, wobei die Vorschaltgruppe dazu vorzugsweise eine definierte Neutralstellung aufweist oder in eine Stellung gebracht werden kann, in der die Momentenübertragung verhindert ist. Bei einer neutral geschalteten Vorschaltgruppe ist die Hauptgruppe vorzugsweise von einer Getriebeeingangswelle antriebstechnisch entkoppelt. Die Vorschaltgruppe ist vorteilhaft als eine Splitgruppe ausgebildet.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Gangwechselfunktion dazu vorgesehen ist, während des Getriebegangwechselvorgangs zumindest die Nachschaltgruppe nach dem Einlegen des Getriebegangs zurückzuschalten. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter Getriebegang geschaltet werden. Unter die „Nachschaltgruppe zurückschalten” soll insbesondere verstanden werden, dass die Gangwechselfunktion die durch die Synchronisierungsfunktion eingestellte Schaltstellung der Nachschaltgruppe aufhebt und/oder eine Schaltstellung der Nachschaltgruppe einstellt, die sich von einer durch die Synchronisierungsfunktion eingestellten Schaltstellung unterscheidet. Vorzugsweise stellt die Gangwechselfunktion durch das Zurückschalten der Nachschaltgruppe eine Schaltstellung der Nachschaltgruppe ein, in der die Nachschaltgruppe vor dem Schalten durch die Synchronisierungsfunktion geschaltet war. Vorzugsweise schaltet die Gangwechselfunktion während des Getriebegangwechselvorgangs die Vorschaltgruppe nach dem Einlegen des Getriebegangs und vorzugsweise nach dem Zurückschalten der Nachschaltgruppe zurück.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung zumindest einen Drehzahlsensor mit einer Drehrichtungserkennung aufweist, der zu einer Erkennung der aktuellen Fahrtrichtung und/oder zu einem Abgleichen mit einer gewünschten Fahrtrichtung mit der Steuer- und/oder Regeleinheit kommunizierend verbunden ist. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter Fahrtrichtungswechsel realisiert werden. Vorzugsweise ist der Drehzahlsensor an einer Getriebeausgangswelle angeordnet.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Nachschaltgruppe eine High-Stellung und eine Low-Stellung aufweist und die Synchronisierungsfunktion dazu vorgesehen ist, zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Nachschaltgruppe von der Low-Stellung in die High-Stellung zu schalten. Dadurch kann eine Übersetzung der Nachschaltgruppe zur Synchronisierung der Hauptgruppe genutzt werden. Unter einer „High-Stellung” soll insbesondere eine Schaltstellung der Nachschaltgruppe verstanden werden, in der eine kleinere Übersetzung der zumindest zwei Übersetzungen der Nachschaltgruppe eingestellt ist. Unter einer „Low-Stellung” soll insbesondere eine Schaltstellung der Nachschaltgruppe verstanden werden, in der eine größere Übersetzung der zumindest zwei Übersetzungen der Nachschaltgruppe eingestellt ist. Vorzugsweise schaltet die Synchronisierungsfunktion während dem Getriebegangwechselvorgang zur Synchronisierung der Hauptgruppe die Nachschaltgruppe von der großen Übersetzung in die kleine Übersetzung.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Synchronisierungsfunktion dazu vorgesehen ist, zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Nachschaltgruppe neutral zu schalten. Dadurch kann die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, bei der das direkte Schalten des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs ohne zumindest signifikante Komforteinbußen möglich ist, weiter erhöht werden. Unter einer „neutral geschalteten Nachschaltgruppe” soll insbesondere ein Betätigungszustand der Nachschaltgruppe verstanden werden, in dem eine Momentenübertragung durch die Nachschaltgruppe verhindert ist, wobei die Nachschaltgruppe dazu vorzugsweise eine definierte Neutralstellung aufweist oder in eine Stellung gebracht werden kann, in der die Momentenübertragung verhindert ist. Bei einer neutral geschalteten Nachschaltgruppe ist die Hauptgruppe vorzugsweise von der Getriebeausgangswelle antriebstechnisch entkoppelt. Die Synchronisationsfunktion schaltet die Nachschaltgruppe zur Synchronisation der Hauptgruppe vorzugsweise entweder in die High-Stellung oder neutral.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Hauptgruppe als eine unsynchronisierte Klauenkupplungsgetriebegruppe ausgebildet ist. Dadurch kann ein kostengünstiges Mehrgruppengetriebe bereitgestellt werden. Unter einer „Klauenkupplungsgetriebegruppe” soll insbesondere ein Einzelgetriebe verstanden werden, das zur Einstellung der entsprechenden Übersetzungen als Klauenkupplungen und/oder Klauenbremsen ausgebildete Kopplungseinheiten aufweist. Die Hauptgruppe weist vorteilhaft zum Einlegen der Getriebegänge unsynchronisierte, d. h. synchrongliederfreie, formschlüssige Klauenkupplungen auf, die vorzugsweise mittels einer Schiebemuffe geschlossen und geöffnet werden.
Außerdem wird ein Verfahren zu einem Einlegen eines entgegen einer aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs in einem Mehrgruppengetriebe einer Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung, vorgeschlagen, in dem zumindest in einem Getriebegangwechselvorgang zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs eine Hauptgruppe geschaltet wird, wobei während des Getriebegangwechselvorgangs zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Nachschaltgruppe geschaltet wird. Dadurch kann die Hauptgruppe besonders kostengünstig synchronisiert werden. Die Nachschaltgruppe wird während des Getriebegangwechselvorgangs zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs vorzugsweise entweder in die High-Stellung oder neutral geschaltet.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 eine Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem Mehrgruppengetriebe schematisiert dargestellt und
2 einen prinzipiellen Schaltablauf bei einem Getriebegangwechsel bei Fahrt von einem Vorwärtsgetriebegang in einen Rückwärtsgetriebegang.
Die 1 zeigt schematisiert einen Kraftfahrzeugantriebsstrang eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs mit einer Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung. Zu einer Einstellung mehrerer Getriebegänge weist die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung ein Mehrgruppengetriebe 10 auf. Das Mehrgruppengetriebe 10 stellt 16 Getriebegänge bereit. Zu einer Bereitstellung eines Antriebsmoments weist der Kraftfahrzeugantriebsstrang eine Antriebsmaschine 20 auf. Die Antriebsmaschine 20 ist der Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung vorgeschaltet. Ferner weist der Kraftfahrzeugantriebsstrang nicht näher dargestellte Antriebsräder auf. Die Antriebsmaschine 20 ist als eine Brennkraftmaschine ausgebildet. Das Kraftfahrzeug ist als ein Lastkraftfahrzeug ausgebildet. Das Mehrgruppengetriebe 10 ist als ein Lastkraftfahrzeuggetriebe ausgebildet. Es ist als ein Automatikgetriebe ausgebildet. Das Mehrgruppengetriebe 10 ist als ein unsynchronisiertes Klauengetriebe ausgebildet. Grundsätzlich kann das Mehrgruppengetriebe 10 auch eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Anzahl an Getriebegängen bereitstellen, wie beispielsweise 12 Getriebegänge.
Zur Einleitung des Antriebsmoments in des Mehrgruppengetriebe 10 weist die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung eine Antriebswelle 21 auf. Die Antriebswelle 21 verbindet das Mehrgruppengetriebe 10 mit der Antriebsmaschine 20. Zur Ausleitung eines durch eine Getriebegesamtübersetzung übersetzten Antriebsmoments weist die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung eine Getriebeausgangswelle 18 auf. Die Getriebeausgangswelle 18 verbindet das Mehrgruppengetriebe 10 über ein nicht näher dargestelltes Achsgetriebe mit den Antriebsrädern. Zu einer Erkennung einer aktuellen Fahrtrichtung und zu einem Abgleichen mit einer gewünschten Fahrtrichtung weist die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung einen Drehzahlsensor 19 mit einer Drehrichtungserkennung auf. Der Drehzahlsensor 19 ist an der Getriebeausgangswelle 18 angeordnet. Er erfasst eine Drehzahl und eine Drehrichtung der Getriebeausgangswelle 18.
Zu einem Herstellen und Lösen einer antriebstechnischen Verbindung zwischen der Antriebsmaschine 20 und dem Mehrgruppengetriebe 10 weist die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung eine Anfahrkupplung 22 auf. Die Anfahrkupplung 22 ist als eine Lamellenkupplung ausgebildet. Die Anfahrkupplung 22 weist einen offenen Zustand und einen geschlossenen Zustand auf. In dem offenen Zustand ist die Anfahrkupplung 22 drucklos. In dem offenen Zustand der Anfahrkupplung 22 ist die antriebstechnische Verbindung zwischen der Antriebsmaschine 20 und dem Mehrgruppengetriebe 10 gelöst. Es kann kein Antriebsmoment von der Antriebsmaschine 20 in das Mehrgruppengetriebe 10 übertragen werden. In dem geschlossenen Zustand ist die Anfahrkupplung 22 mit einem Druck beaufschlagt. In dem geschlossenen Zustand der Anfahrkupplung 22 ist die antriebstechnische Verbindung zwischen der Antriebsmaschine 20 und dem Mehrgruppengetriebe 10 hergestellt. Das Antriebsmoment kann von der Antriebsmaschine 20 in das Mehrgruppengetriebe 10 eingeleitet werden. Die Antriebsmaschine 20 ist der Anfahrkupplung 22 vorgeschaltet.
Das Mehrgruppengetriebe 10 weist eine Vorschaltgruppe 17, eine Hauptgruppe 11 und eine Nachschaltgruppe 12 auf. Die Vorschaltgruppe 17 ist der Hauptgruppe 11 vorgeschaltet. Die Nachschaltgruppe 12 ist der Hauptgruppe 11 nachgeschaltet. Die Hauptgruppe 11 stellt vier verschiedene Vorwärtsgetriebegänge und einen Rückwärtsgetriebegang bereit. Die Hauptgruppe 11 umfasst eine Getriebewelle 23. Die Getriebewelle 23 ist als eine Vorgelegewelle ausgebildet. Die Getriebewelle 23 ist parallel zu der Antriebswelle 21 angeordnet. Die Hauptgruppe 11 weist eine Hauptwelle 15 auf, die koaxial zu der Antriebswelle 21 angeordnet ist. Die Hauptgruppe 11 ist als ein Hauptgetriebe ausgebildet. Die Hauptwelle 15 ist koaxial zu der Getriebeausgangswelle 18 angeordnet. Die Hauptgruppe 11 ist den Antriebsrädern vorgeschaltet. Die Hauptgruppe 11 ist in einer Vorgelegewellenbauweise ausgeführt.
Die Vorschaltgruppe 17 weist eine Getriebeeingangswelle 24 auf, die koaxial zu der Antriebswelle 21 angeordnet ist. Die Getriebeeingangswelle 24 bindet das Mehrgruppengetriebe 10 an die Anfahrkupplung 22 an. Die Vorschaltgruppe 17 ist über die Getriebewelle 23 an die Hauptgruppe 11 anbindbar. Die Vorschaltgruppe 17 ist der Anfahrkupplung 22 nachgeschaltet. Zur Bereitstellung einer Wirkverbindung der Getriebeeingangswelle 24 mit der Getriebewelle 23 umfasst die Vorschaltgruppe 17 zwei verschiedene Zahnradpaarungen 25, 26. Die Zahnradpaarungen 25, 26 weisen eine unterschiedliche Übersetzung auf. Die Zahnradpaarung 25 weist ein auf der Getriebeeingangswelle 24 drehbar angeordnetes Losrad 27 und ein auf der Getriebewelle 23 drehfest angeordnetes Festrad 28 auf. Die Zahnradpaarung 26 weist ein auf der Hauptwelle 15 drehbar angeordnetes Losrad 29 und ein auf der Getriebewelle 23 drehfest angeordnetes Festrad 30 auf. Die Vorschaltgruppe 17 stellt zwei Vorschaltgruppenübersetzungen ein. Die Vorschaltgruppe 17 übersetzt eine Drehzahl der Antriebsmaschine 20. Sie übersetzt die Drehzahl der Antriebsmaschine 20 wahlweise ins Schnelle oder ins Langsame. Die Vorschaltgruppe 17 ist als eine Splitgruppe ausgebildet.
Die Vorschaltgruppe 17 weist drei Schaltstellungen auf. Sie weist eine High-Stellung, eine Low-Stellung und eine Neutralstellung auf. In der High-Stellung stellt die Vorschaltgruppe 17 die kleinere der zwei Vorschaltgruppenübersetzungen ein. In der High-Stellung übersetzt die Vorschaltgruppe 17 die Drehzahl der Antriebsmaschine 20 ins Schnelle. In der Low-Stellung stellt die Vorschaltgruppe 17 die größere der zwei Vorschaltgruppenübersetzungen ein. In der Low-Stellung übersetzt die Vorschaltgruppe 17 die Drehzahl der Antriebsmaschine 20 ins Langsame. In der Neutralstellung verhindert die Vorschaltgruppe 17 eine Übertragung des Antriebsmoments in die Hauptgruppe 11. In der Neutralstellung trennt die Vorschaltgruppe 17 die Getriebeeingangswelle 24 antriebstechnisch von der Getriebewelle 23. In der Neutralstellung entkoppelt die Vorschaltgruppe 17 die Getriebeeingangswelle 24 von der Getriebewelle 23.
Zu einer Einstellung und zu einer Änderung der Vorschaltgruppenübersetzung und damit zur Schaltung der Vorschaltgruppe 17 weist die Vorschaltgruppe 17 eine Vorschaltgruppen-Schalteinheit 31 auf. Die Vorschaltgruppen-Schalteinheit 31 weist Kopplungseinheiten auf, die zu einer Herstellung einer drehmomentübertragenden Verbindung zwischen der Getriebeeingangswelle 24 und der Getriebewelle 23 über die entsprechende Zahnradpaarung 25, 26 vorgesehen sind.
Zur Schaltung der High-Stellung, der Low-Stellung und der Neutralstellung weist die Vorschaltgruppen-Schalteinheit 31 eine erste Schaltstellung, eine zweite Schaltstellung und eine Neutralstellung auf. In der ersten Schaltstellung verbindet die Vorschaltgruppen-Schalteinheit 31 das Losrad 27 drehfest mit der Getriebeeingangswelle 24. In der ersten Schaltstellung verbindet die Vorschaltgruppen-Schalteinheit 31 die Getriebeeingangswelle 24 über die Zahnradpaarung 25 drehmomentübertragend mit der Getriebewelle 23. In der zweiten Schaltstellung verbindet die Vorschaltgruppen-Schalteinheit 31 das Losrad 29 drehfest mit der Getriebeeingangswelle 24. In der zweiten Schaltstellung verbindet die Vorschaltgruppen-Schalteinheit 31 die Getriebeeingangswelle 24 über die Zahnradpaarung 26 drehmomentübertragend mit der Getriebewelle 23. In der Neutralstellung ist keines der Losräder 27, 29 mit der Getriebeeingangswelle 24 verbunden und es kann kein Moment von der Vorschaltgruppe 17 auf die Getriebewelle 23 übertragen werden. Die Kopplungseinheiten sind als Klauenkupplungen ausgebildet. Zur Schaltung der Vorschaltgruppe 17 weist die Vorschaltgruppen-Schalteinheit 31 eine Schaltmuffe 32 auf. Die Schaltmuffe 32 ist bezüglich der Getriebeeingangswelle 24 axial verschiebbar. Die Vorschaltgruppen-Schalteinheit 31 ist druckgesteuert. Die Vorschaltgruppe 17 ist pneumatisch schaltbar. Grundsätzlich kann die Vorschaltgruppe 17 auch hydraulisch oder elektromechanisch schaltbar ausgebildet sein.
Zur Bereitstellung einer Wirkverbindung der Hauptwelle 15 mit der Getriebewelle 23 umfasst die Hauptgruppe 11 vier verschiedene Zahnradpaarungen 36, 37, 38, 39. Die Zahnradpaarungen 36, 37, 38, 39 weisen unterschiedliche Übersetzungen auf. Die Zahnradpaarung 36 weist ein auf der Hauptwelle 15 drehbar angeordnetes Losrad 40 und ein auf der Getriebewelle 23 drehfest angeordnetes Festrad 41 auf. Die Zahnradpaarung 37 weist ein auf der Hauptwelle 15 drehbar angeordnetes Losrad 42 und ein auf der Getriebewelle 23 drehfest angeordnetes Festrad 43 auf. Die Zahnradpaarung 38 weist ein auf der Hauptwelle 15 drehbar angeordnetes Losrad 44 und ein auf der Getriebewelle 23 drehfest angeordnetes Festrad 45 auf. Die Zahnradpaarung 39 weist ein auf der Hauptwelle 15 drehbar angeordnetes Losrad 46, ein auf der Getriebewelle 23 drehfest angeordnetes Festrad 47 sowie ein Umkehrrad 48 auf und ist zur Bildung des Rückwärtsgetriebegangs vorgesehen.
Zu einer Einstellung und zu einer Änderung der Hauptgruppenübersetzung und damit zur Schaltung der Hauptgruppe 11 weist die Hauptgruppe 11 drei Hauptgruppen-Schalteinheiten 49, 50, 51 auf. Die zwei Hauptgruppen-Schalteinheiten 49, 50 sind zum Einlegen der Vorwärtsgetriebegänge und die Hauptgruppen-Schalteinheit 51 zum Einlegen des Rückwärtsgetriebegangs vorgesehen. Die Hauptgruppen-Schalteinheiten 49, 50 weisen jeweils zwei Schaltstellungen und eine Neutralstellung auf. Die Hauptgruppen-Schalteinheit 51 weist eine Schaltstellung und eine Neutralstellung auf.
Die Hauptgruppen-Schalteinheiten 49, 50, 51 weisen jeweils Kopplungseinheiten auf, die zu einer Herstellung einer drehmomentübertragenden Verbindung zwischen der Hauptwelle 15 und der Getriebewelle 23 über die entsprechende Zahnradpaarung 36, 37, 38, 39 vorgesehen sind. Die Hauptgruppen-Schalteinheiten 49, 50, 51 sind jeweils unsynchronisiert. Die Kopplungseinheiten sind als unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet. Die Hauptgruppe 11 ist als eine unsynchronisierte Klauenkupplungsgetriebegruppe ausgebildet. Zur Schaltung der Hauptgruppe 11 weist jeweils eine Hauptgruppen-Schalteinheit 49, 50, 51 jeweils eine Schaltmuffe 52, 53, 54 auf. Dabei ist die Schaltmuffe 52 der Hauptgruppen-Schalteinheit 49, die Schaltmuffe 53 der Hauptgruppen-Schalteinheit 50 und die Schaltmuffe 54 der Hauptgruppen-Schalteinheit 51 zugeordnet. Die Schaltmuffen 52, 53, 54 sind jeweils bezüglich der Hauptwelle 15 axial verschiebbar. Die Hauptgruppen-Schalteinheiten 49, 50, 51 sind jeweils druckgesteuert. Die Hauptgruppe 11 ist pneumatisch schaltbar. Grundsätzlich kann die Hauptgruppe 11 auch hydraulisch oder elektromechanisch schaltbar ausgebildet sein.
Die Nachschaltgruppe 12 ist in einer Planetenradbauweise ausgeführt. Die Nachschaltgruppe 12 weist ein Sonnenrad 55, einen Planetenradträger 56 und ein Hohlrad 57 auf. Auf dem Planetenradträger 56 sind drehbar gelagerte Planetenräder 58, 59 angeordnet, die sowohl mit dem Sonnenrad 55 als auch mit dem Hohlrad 57 kämmen. Zu einem Antrieb der Nachschaltgruppe 12 ist das Sonnenrad 55 drehfest mit der Hauptwelle 15 der Hauptgruppe 11 verbunden. Ein Abtrieb erfolgt über den Planetenradträger 56. Der Planetenradträger 56 ist drehfest mit der Getriebeausgangswelle 18 verbunden. Das Hohlrad 57 ist zur Bereitstellung einer Nachschaltgruppenübersetzung vorgesehen.
Die Nachschaltgruppe 12 stellt zwei Nachschaltgruppenübersetzungen ein. Die Nachschaltgruppe 12 übersetzt die innerhalb der Hauptgruppe 11 eingelegten Getriebegänge. Sie übersetzt die innerhalb der Hauptgruppe 11 eingelegten Getriebegänge wahlweise ins Schnelle oder ins Langsame. Die Nachschaltgruppe 12 ist als eine Rangegruppe ausgebildet. Sie ist als eine Bereichsgruppe ausgebildet. Die Nachschaltgruppe 12 weist drei Schaltstellungen auf. Sie weist eine High-Stellung, eine Low-Stellung und eine Neutralstellung auf. In der High-Stellung stellt die Nachschaltgruppe 12 die kleinere der zwei Nachschaltgruppenübersetzungen ein. In der High-Stellung übersetzt die Nachschaltgruppe 12 den innerhalb der Hauptgruppe 11 eingelegten Getriebegang ins Schnelle. In der Low-Stellung stellt die Nachschaltgruppe 12 die größere der zwei Nachschaltgruppenübersetzungen ein. In der Low-Stellung übersetzt die Nachschaltgruppe 12 innerhalb der Hauptgruppe 11 den eingelegten Getriebegang ins Langsame. In der Neutralstellung verhindert die Nachschaltgruppe 12 eine Übertragung des Antriebsmoments auf die Getriebeausgangswelle 18. In der Neutralstellung trennt die Nachschaltgruppe 12 die Hauptwelle 15 antriebstechnisch von der Getriebeausgangswelle 18. In der Neutralstellung entkoppelt die Nachschaltgruppe 12 die Hauptwelle 15 von der Getriebeausgangswelle 18. In der High-Stellung weist die Nachschaltgruppe 12 eine Nachschaltgruppenübersetzung von 1 auf. In der Low-Stellung weist die Nachschaltgruppe 12 eine Nachschaltgruppenübersetzung von 4,4 auf.
Zu einer Einstellung und zu einer Änderung der Nachschaltgruppenübersetzung und damit zur Schaltung der Nachschaltgruppe 12 weist die Nachschaltgruppe 12 eine Nachschaltgruppen-Schalteinheit 60 auf. Zur Schaltung der High-Stellung, der Low-Stellung und der Neutralstellung weist die Nachschaltgruppen-Schalteinheit 60 eine erste Schaltstellung, eine zweite Schaltstellung und eine Neutralstellung auf. In der ersten Schaltstellung verbindet die Nachschaltgruppen-Schalteinheit 60 das Hohlrad 57 drehfest mit einem Getriebegehäuse 33. In der zweiten Schaltstellung verbindet die Nachschaltgruppen-Schalteinheit 60 das Hohlrad 57 drehfest mit der Getriebeausgangswelle 18. In der zweiten Schaltstellung rotiert das Sonnenrad 55 mit einer gleichen Geschwindigkeit wie der Planetenradträger 56. In der zweiten Schaltstellung ist die Nachschaltgruppe 12 in der High-Stellung geschaltet. Die Getriebeausgangswelle 18 weist damit eine gleiche Drehzahl auf wie die Hauptwelle 15. in der Neutralstellung ist das Hohlrad 57 frei drehbar und es kann kein Moment von der Nachschaltgruppe 12 auf die Getriebeausgangswelle 18 übertragen werden. Zur Schaltung der Nachschaltgruppe 12 weist die Nachschaltgruppen-Schalteinheit 60 ein Schaltelement 61 auf. Das Schaltelement 61 ist bezüglich der Getriebeausgangswelle 18 axial verschiebbar. Die Nachschaltgruppen-Schalteinheit 60 ist druckgesteuert. Die Nachschaltgruppe 12 ist pneumatisch schaltbar. Grundsätzlich kann die Nachschaltgruppe 12 auch hydraulisch oder elektromechanisch schaltbar ausgebildet sein. Grundsätzlich kann die Nachschaltgruppe 12 auch in einer Vorgelegebauweise ausgeführt sein.
Zur axialen Bewegung der Schaltmuffen 32, 52, 53, 54 und des Schaltelements 61 und damit zur Schaltung der Vorschaltgruppe 17, der Hauptgruppe 11 und der Nachschaltgruppe 12 weist die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung eine Betätigungseinheit 62 auf. Die Betätigungseinheit 62 ist druckgesteuert. Die Betätigungseinheit 62 weist fünf Schaltstangen 63, 64, 65, 66, 67 auf. Dabei bewegt die Schaltstange 63 die Schaltmuffe 32, die Schaltstange 64 die Schaltmuffe 52, die Schaltstange 65 die Schaltmuffe 53, die Schaltstange 66 die Schaltmuffe 54 und die Schaltstange 67 das Schaltelement 61. Zur druckgesteuerten Bewegung der Schaltstangen 63, 64, 65, 66, 67 weist die Betätigungseinheit 62 fünf nicht näher dargestellte Betätigungsaktuatoren auf, wobei jeweils ein Betätigungsaktuator jeweils zur Bewegung einer Schaltstange 63, 64, 65, 66, 67 vorgesehen ist. Die Betätigungsaktuatoren sind als pneumatische Betätigungsaktuatoren ausgebildet. Grundsätzlich kann die Betätigungseinheit 62 auch eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Anzahl an Betätigungsaktuatoren aufweisen.
Mittels der Vorschaltgruppe 17, der Hauptgruppe 11 und der Nachschaltgruppe 12 sind 16 verschiedene Vorwärtsgetriebegänge mit unterschiedlichen Übersetzungen schaltbar. Durch Einlegen von vier verschiedenen Vorwärtsgetriebegängen innerhalb der Hauptgruppe 11 und der Übersetzung der Drehzahl der Antriebsmaschine 20 innerhalb der Vorschaltgruppe 17 werden 8 Vorwärtsgetriebegänge bereitgestellt. Durch die nachgeschaltete Nachschaltgruppe 12 wird die Zahl der zur Verfügung stehenden Vorwärtsgetriebegänge verdoppelt. Durch Schaltung der Nachschaltgruppe 12 in die High-Stellung werden die ersten 8 Vorwärtsgetriebegänge dargestellt. Durch Schaltung der Nachschaltgruppe 12 in die Low-Stellung werden die Vorwärtsgetriebegänge 9 bis 16 dargestellt. Mittels der Vorschaltgruppe 17, der Hauptgruppe 11 und der Nachschaltgruppe 12 sind weiter zwei verschiedene Rückwärtsgetriebegänge mit unterschiedlichen Übersetzungen schaltbar. Durch Einlegen von einem Rückwärtsgetriebegang innerhalb der Hauptgruppe 11 und der Übersetzung der Drehzahl der Antriebsmaschine 20 innerhalb der Vorschaltgruppe 17 werden 2 Rückwärtsgetriebegänge bereitgestellt. Die Rückwärtsgetriebegänge sind dabei nur sinnvoll, wenn die Nachschaltgruppe 12 in der High-Stellung geschaltet ist.
Das Mehrgruppengetriebe 10 weist weiter eine mechanische Wellenbremse 16 auf. Die Wellenbremse 16 ist zu einer Synchronisation der Getriebewelle 23 vorgesehen. Die Wellenbremse 16 ist an der Getriebewelle 23 angeordnet. Sie ist dazu vorgesehen, die Getriebewelle 23 abzubremsen. Die Wellenbremse 16 ist zu einer Erzeugung einer auf die Getriebewelle 23 wirkenden Bremskraft vorgesehen. Die Wellenbremse 16 ist pneumatisch betätigbar. Die Wellenbremse 16 ist als eine Vorgelegenwellenbremse ausgebildet. Grundsätzlich kann die Wellenbremse 16 auch hydraulisch oder elektromechanisch betätigbar sein.
Zur Einstellung und zur Änderung der Getriebegesamtübersetzung und damit zur Schaltung der Vorschaltgruppe 17, der Hauptgruppe 11 und der Nachschaltgruppe 12 weist die Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung eine Steuer- und Regeleinheit 13 auf. Die Steuer- und Regeleinheit 13 ist mit der Antriebsmaschine 20, mit der Betätigungseinheit 62, mit der Anfahrkupplung 22, mit der Wellenbremse 16 und mit dem Drehzahlsensor 19 kommunizierend verbunden. Zur Schaltung eines Getriebegangs weist die Steuer- und Regeleinheit 13 eine Gangwechselfunktion auf. Die Gangwechselfunktion schaltet in einem Getriebegangwechselvorgang die Vorschaltgruppe 17, die Hauptgruppe 11 und/oder die Nachschaltgruppe 12. Zum Einlegen eines Vorwärtsgetriebegangs oder eines Rückwärtsgetriebegangs schaltet die Gangwechselfunktion die Hauptgruppe 11. Zur Schaltung der Vorschaltgruppe 17, der Hauptgruppe 11 und der Nachschaltgruppe 12 betätigt die Steuer- und Regeleinheit 13 die Vorschaltgruppen-Schalteinheit 31, die jeweilige Hauptgruppen-Schalteinheit 49, 50, 51 und/oder die Nachschaltgruppen-Schalteinheit 60 durch ein Ansteuern des entsprechenden Betätigungsaktuators.
Zum Einlegen eines entgegen einer aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs schaltet die Gangwechselfunktion in einem Getriebegangwechselvorgang 14 die Hauptgruppe 11. Das Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs erfolgt durch Schalten der Hauptgruppe 11. Zum Schalten des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs legt die Gangwechselfunktion den entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegang innerhalb der Hauptgruppe 11 ein. Ein Fahrtrichtungswechsel kann lediglich durch Schalten der Hauptgruppe 11 erfolgen. Zum Schalten der Getriebegänge steuert die Gangwechselfunktion die Betätigungseinheit 62 an. Die Gangwechselfunktion betätigt mittels der Betätigungseinheit 62 die Vorschaltgruppen-Schalteinheit 31, die Hauptgruppen-Schalteinheiten 49, 50, 51 und die Nachschaltgruppen-Schalteinheit 60. Die Steuer- und Regeleinheit 13 erkennt die aktuelle Fahrtrichtung mittels des Drehzahlsensors 19. Zu einem Abgleichen mit einer gewünschten Fahrtrichtung, d. h. einer Fahrtrichtung nach einem Fahrtrichtungswechsel, nutzt die Steuer- und Regeleinheit 13 den Drehzahlsensor 19.
Zu einer Synchronisation der Hauptgruppe 11 während dem Getriebegangwechselvorgang 14, in dem der entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichtete Getriebegang geschaltet wird, weist die Steuer- und Regeleinheit 13 eine Synchronisierungsfunktion auf. Die Synchronisierungsfunktion ist zur Synchronisation der Hauptwelle 15 mit der Getriebewelle 23 vorgesehen. Zum Schalten des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs legt die Gangwechselfunktion den entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegang mittels der Hauptgruppe 11 ein. Zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs synchronisiert die Synchronisierungsfunktion während dem Getriebegangwechselvorgang 14 die Hauptgruppe 11, indem sie die Nachschaltgruppe 12 schaltet. Unter einem „Einlegen eines Getriebegangs” soll dabei insbesondere die Einstellung der Hauptgruppenübersetzung innerhalb der Hauptgruppe 11 verstanden werden und vorzugsweise nicht die Einstellung der Vorschaltgruppenübersetzung und der Nachschaltgruppenübersetzung. Durch das Einlegen des Getriebegangs wird die Fahrtrichtung definiert. Bei einer Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs und damit bei einem eingelegten Vorwärtsgetriebegang ist der entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichtete Getriebegang als der Rückwärtsgetriebegang ausgebildet. Die Vorwärtsfahrt ist als ein Vorwärtsrollen ausgebildet. Bei einer Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs und damit bei eingelegtem Rückwärtsgetriebegang, ist der entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichtete Getriebegang als der Vorwärtsgetriebegang ausgebildet. Die Rückwärtsfahrt ist als ein Rückwärtsrollen ausgebildet.
Die Synchronisierungsfunktion schaltet zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs während dem Getriebegangwechselvorgang 14 die Nachschaltgruppe 12, um die Hauptgruppe 11 zu synchronisieren. Die Synchronisierungsfunktion schaltet die Nachschaltgruppe 12 in dem Getriebegangwechselvorgang 14, in dem die Gangwechselfunktion die Hauptgruppe 11 schaltet, um einen entgegen der Fahrtrichtung gerichteten Getriebegang einzulegen. Sie schaltet die Nachschaltgruppe 12 zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs. Die Synchronisierungsfunktion schaltet die Nachschaltgruppe 12 vor dem Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs und damit vor dem Einlegen eines Zielgangs.
Die Synchronisierungsfunktion schaltet die Nachschaltgruppe 12 zum Zweck der Synchronisierung der Hauptgruppe 11 entgegen einem Getriebegangwunsch. Das Schalten der Nachschaltgruppe 12 widerspricht somit dem eigentlichen Getriebegangwunsch. Zum Schalten der Nachschaltgruppe 12 betätigt die Synchronisierungsfunktion die Nachschaltgruppen-Schalteinheit 60. Sie ändert beim Schalten der Nachschaltgruppe 12 die Schaltstellung der Nachschaltgruppe 12, um die Hauptgruppe 11 zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs zu synchronisieren.
Die Synchronisierungsfunktion schaltet während des Getriebegangwechselvorgangs 14 zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Nachschaltgruppe 12 zu einer Drehzahlreduzierung der Hauptwelle 15. Sie schaltet während des Getriebegangwechselvorgangs 14 die Nachschaltgruppe 12 zu einer Abbremsung der Hauptwelle 15. Die Synchronisierungsfunktion schaltet die Nachschaltgruppe 12 in eine Schaltstellung, durch die die Nachschaltgruppe 12 die Hauptwelle 15 abbremst und dadurch synchronisiert. Die Synchronisierungsfunktion schaltet die Nachschaltgruppe 12 während des Getriebegangwechselvorgangs 14 nach einem Auslegen des aktuell eingelegten Getriebegangs und damit nach dem Auslegen des Istgangs. Sie schaltet die Nachschaltgruppe 12 während des Getriebegangwechselvorgangs 14 bei einer neutral geschalteten Hauptgruppe 11. Die Synchronisierungsfunktion schaltet die Nachschaltgruppe 12 zur Synchronisierung der Hauptgruppe 11, wenn alle Hauptgruppen-Schalteinheiten 49, 50, 51 in der Neutralstellung geschaltet sind.
Die Synchronisierungsfunktion schaltet die Nachschaltgruppe 12 zum Abbremsen der Hauptwelle 15 in die High-Stellung. Sie schaltet die Nachschaltgruppe 12 zur Synchronisation der Hauptgruppe 11 von der Low-Stellung in die High-Stellung. Die Synchronisierungsfunktion stellt die zweite Schaltstellung der Nachschaltgruppen-Schalteinheit 60 ein. Sie stellt zur Synchronisation der Hauptgruppe 11 während dem Getriebegangwechselvorgang 14 ausgehend von der ersten Schaltstellung der Nachschaltgruppen-Schalteinheit 60 die zweite Schaltstellung der Nachschaltgruppen-Schalteinheit 60 ein.
Zur Abbremsung der Getriebewelle 23 steuert die Synchronisierungsfunktion während des Getriebegangwechselvorgangs 14 die Wellenbremse 16 an. Die Synchronisierungsfunktion steuert die Wellenbremse 16 zur Abbremsung der Getriebewelle 23 nach dem Auslegen des aktuell eingelegten Getriebegangs und damit nach dem Auslegen des Istgangs an. Sie stellt eine auf die Getriebewelle 23 wirkende Bremskraft durch ein Ansteuern der Wellenbremse 16 während des Getriebegangwechselvorgangs 14 ein. Sie bremst die Getriebewelle 23 auf Null ab.
Während dem Getriebegangwechselvorgang 14 schaltet die Gangwechselfunktion die Vorschaltgruppe 17 vor dem Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs neutral. Die Gangwechselfunktion schaltet die Vorschaltgruppe 17 nach dem Auslegen des aktuell eingelegten Getriebegangs und vor dem Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs neutral. Sie schaltet die Vorschaltgruppe 17 während der Synchronisation zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs neutral. Die Gangwechselfunktion schaltet die Vorschaltgruppe 17 dazu in die Neutralstellung. Sie schaltet die Vorschaltgruppe 17 bei einer neutral geschalteten Hauptgruppe 11 in die Neutralstellung. Die Gangwechselfunktion schaltet die Vorschaltgruppe 17 in die Neutralstellung, wenn alle Hauptgruppen-Schalteinheiten 49, 50, 51 in der Neutralstellung geschaltet sind. Grundsätzlich kann auf das Schalten der Vorschaltgruppe 17 in die Neutralstellung während dem Getriebegangwechselvorgang 14 auch verzichtet werden. Weiter kann die Gangwechselfunktion die Vorschaltgruppe 17 grundsätzlich erst nach der Synchronisation neutral schalten. Außerdem ist es grundsätzlich denkbar, dass der Vorschaltgruppe 17 eine definierte Neutralstellung fehlt, wobei die Vorschaltgruppe 17 in eine Stellung geschaltet werden kann, in der sie weder in der Low-Stellung noch in der High-Stellung geschaltet ist.
Zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs schaltet die Gangwechselfunktion die Hauptgruppe 11 nach der Synchronisation der Hauptgruppe 11 mittels der Synchronisierungsfunktion und nach dem Schalten der Vorschaltgruppe 17 in die Neutralstellung. Die Gangwechselfunktion legt den entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegang bei neutral geschalteter Vorschaltgruppe 17 ein. Sie legt den entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegang erst ein, wenn die Hauptwelle 15 mittels der Nachschaltgruppe 12 und die Getriebewelle 23 mittels der Wellenbremse 16 synchronisiert sind und wenn die Vorschaltgruppe 17 in der Neutralstellung geschaltet ist. Die Gangwechselfunktion betätigt zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die dem entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegang zugeordnete Hauptgruppen-Schalteinheit 49, 50, 51. Sie stellt eine entsprechende Schaltstellung der entsprechenden Hauptgruppen-Schalteinheit 49, 50, 51 ein.
Zum Schalten des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs schaltet die Gangwechselfunktion während dem Getriebegangwechselvorgang 14 nach dem Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Nachschaltgruppe 12 und die Vorschaltgruppe 17 zurück. Die Gangwechselfunktion schaltet die Nachschaltgruppe 12 und die Vorschaltgruppe 17 in die vor dem Getriebegangwechselvorgang 14 vorliegenden Schaltstellungen. Sie schaltet nach dem Einlegen, d. h. nach einem Einspuren des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs, die Nachschaltgruppe 12 von der High-Stellung wieder in die Low-Stellung und die Vorschaltgruppe 17 von der Neutralstellung in die Schaltstellung, die vor der Anforderung des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs vorlag. Um den Getriebegangwechselvorgang 14 zu beenden, schließt die Gangwechselfunktion die Anfahrkupplung 22, die sie vor dem Schalten des Mehrgruppengetriebes 10 geöffnet hat, wodurch der Fahrtrichtungswechsel erfolgt ist. Der Getriebegangwechselvorgang 14 erstreckt sich von einem Schaltbefehl 68 bis zu einer Schließung der Anfahrkupplung 22.
In der 2 ist ein prinzipieller Schaltablauf während des Getriebegangwechselvorgangs 14, in dem der entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichtete Getriebegang eingelegt wird, dargestellt. In der 2 ist ein Getriebegangwechsel von einem Vorwärtsgetriebegang in einen Rückwärtsgetriebegang bei Vorwärtsfahrt dargestellt. In dem in der 2 dargestellten Getriebegangwechselvorgang 14 ist die aktuelle Fahrtrichtung als die Vorwärtsfahrtrichtung, der aktuell eingelegte Getriebegang und damit der Istgang als ein Vorwärtsgetriebegang und der entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichtete Getriebegang, der also bei Fahrt direkt geschaltet wird, als ein Rückwärtsgetriebegang ausgebildet.
In der 2 ist ein Drehzahlverlauf 69 der Getriebewelle 23 und ein Drehzahlsollverlauf 70 der Hauptwelle 15 während dem Getriebegangwechselvorgang 14 dargestellt. Der Drehzahlsollverlauf 70 stellt dabei einen mit einer Sollübersetzung der Hauptgruppe 11 übersetzten Drehzahlverlauf der Hauptwelle 15 dar, wobei die Sollübersetzung eine dem Zielgang zugeordnete und somit eine zu schaltende Übersetzung darstellt. Weiter ist in der 2 ein Verlauf 71 dargestellt, der einen Schaltzustand 72, 73 der Hauptgruppe 11 beschreibt, wobei der Schaltzustand 72 einem innerhalb der Hauptgruppe 11 eingelegten Getriebegang und der Schaltzustand 73 einer Neutralstellung der Hauptgruppe 11, in der der Getriebegang ausgelegt ist, entspricht. Ein in der 2 dargestellter Verlauf 74 beschreibt einen Schaltzustand 75, 76 der Vorschaltgruppe 17, wobei der Schaltzustand 75 der Neutralstellung der Vorschaltgruppe 17 und der Schaltzustand 76 der High-Stellung oder der Low-Stellung der Vorschaltgruppe 17 entspricht. Außerdem ist in der 2 ein Verlauf 77 dargestellt, der einen Schaltzustand 78, 79 der Nachschaltgruppe 12 beschreibt, wobei der Schaltzustand 78 der Low-Stellung und der Schaltzustand 79 der High-Stellung der Nachschaltgruppe 12 entspricht.
Im Folgenden wird der Getriebegangwechselvorgang 14 in Bezug zu der 2 erläutert. Ausgehend von einem vorwärtsrollenden Kraftfahrzeug, in dem ein Vorwärtsgetriebegang geschaltet ist, fordert ein Fahrer des Kraftfahrzeugs mittels eines Wählhebels einen Rückwärtsgetriebegang und damit einen entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegang an. Der Fahrer betätigt den Wählhebel bei Fahrt ausgehend von einer Vorwärtsfahrstufe „D” in eine Rückwärtsfahrstufe „R”. Der Fahrer fordert einen Fahrtrichtungswechsel an. Dadurch löst die Steuer- und Regeleinheit 13 den Schaltbefehl 68 aus, wodurch der Getriebegangwechselvorgang 14, in dem der entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichtete Getriebegang und damit der Rückwärtsgetriebegang geschaltet wird, eingeleitet wird. Vor dem Schaltbefehl 68 weisen der Drehzahlverlauf 69 der Getriebewelle 23 und der Drehzahlsollverlauf 70 der Hauptwelle 15 ein gleiches Vorzeichen auf, da die Getriebewelle 23 und die Hauptwelle 15 eine für den Vorwärtsgetriebegang richtige Drehrichtung aufweisen. Durch den Schaltbefehl 68 ändert sich eine Solldrehrichtung der Hauptwelle 15, da der Rückwärtsgetriebegang angefordert wurde. Dadurch ändert sich das Vorzeichen des Drehzahlsollverlaufs 70, da die Hauptwelle 15 noch eine für den Rückwärtsgetriebegang falsche Drehrichtung aufweist. Nach dem Schaltbefehl 68 öffnet die Gangwechselfunktion die Anfahrkupplung 22 und schaltet zum Auslegen des Vorwärtsgetriebegangs die Hauptgruppe 11. Die Gangwechselfunktion legt den Vorwärtsgetriebegang in einer Auslegephase 80 aus und schaltet damit die Hauptgruppe 11 neutral, wie aus dem Verlauf 71 ersichtlich ist. Die Auslegephase 80 ist innerhalb des Getriebegangwechselvorgangs 14 angeordnet. Anschließend schaltet die Synchronisierungsfunktion die Nachschaltgruppe 12. Die Synchronisierungsfunktion schaltet die Nachschaltgruppe 12 von der Low-Stellung in die High-Stellung, wie aus dem Verlauf 77 ersichtlich ist. Sie schaltet die Nachschaltgruppe 12 in die High-Stellung in einer Synchronisierphase 81. Die Synchronisierphase 81 ist innerhalb des Getriebegangwechselvorgangs 14 angeordnet. Innerhalb der Synchronisierphase 81 ist die Hauptgruppe 11 neutral geschaltet. Es ist kein Getriebegang innerhalb der Hauptgruppe 11 während der Synchronisierphase 81 eingelegt. Durch die Schaltung der Nachschaltgruppe 12 in die High-Stellung wird die Hauptwelle 15 durch die Nachschaltgruppe 12 abgebremst und dadurch mit der Getriebewelle 23 synchronisiert.
Zusätzlich wird die Getriebewelle 23 während der Synchronisierphase 81 mittels der Wellenbremse 16 auf Null abgebremst. Dazu steuert die Steuer- und Regeleinheit 13 die Wellenbremse 16 innerhalb der Synchronisierphase 81 an. Die Hauptgruppe 11 wird während der Synchronisierphase 81 durch die Nachschaltgruppe 12 und die Wellenbremse 16 synchronisiert. Während der Synchronisierphase 81 steuert die Gangwechselfunktion die Vorschaltgruppe 17 an. Die Gangwechselfunktion schaltet die Vorschaltgruppe 17 während der Synchronisierphase 81 neutral, bevor sie den entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegang und damit den Rückwärtsgetriebegang einlegt. Sie schaltet die Vorschaltgruppe 17 vor Beendigung der Synchronisierphase 81, und damit bevor sie den entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegang und damit den Rückwärtsgetriebegang einlegt, in die Neutralstellung. Die Gangwechselfunktion schaltet die Vorschaltgruppe 17 zum Einlegen des Rückwärtsgetriebegangs neutral. Durch das Abbremsen der Getriebewelle 23 auf Null und eine vollständige Schaltung der Nachschaltgruppe 12 in die High-Stellung ist die Synchronisierphase 81 beendet.
Nach der Synchronisierphase 81 schaltet die Gangwechselfunktion zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs und damit des Rückwärtsgetriebegangs die Hauptgruppe 11. Die Gangwechselfunktion legt den Rückwärtsgetriebegang in einer Einlegephase 82 ein, wie aus dem Verlauf 71 ersichtlich ist. Die Einlegephase 82 ist innerhalb des Getriebegangwechselvorgangs 14 angeordnet. Die Synchronisierphase 81 ist entlang des Getriebegangwechselvorgangs 14 zwischen der Auslegephase 80 und der Einlegephase 82 angeordnet. Die Gangwechselfunktion legt den entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegang und damit den Rückwärtsgetriebegang bei neutral geschalteter Vorschaltgruppe 17 und in der High-Stellung geschalteter Nachschaltgruppe 12 ein. Während der Einlegephase 82 ist die Vorschaltgruppe 17 in der Neutralstellung und die Nachschaltgruppe 12 in der High-Stellung geschaltet. Der Verlauf 77 ist während der Einlegephase 82 konstant.
Nach dem Einlegen des Rückwärtsgetriebegangs erfährt die Getriebewelle 23 eine Drehrichtungsumkehr, wodurch sich das Vorzeichen des Drehzahlverlaufs 69 ändert. Nach der Einlegephase 82 und damit nach dem Einlegen des Rückwärtsgetriebegangs schaltet die Gangwechselfunktion die Nachschaltgruppe 12 zurück. Die Gangwechselfunktion schaltet in einer Zurückschaltphase 83 die Nachschaltgruppe 12 von der High-Stellung wieder in die Low-Stellung, wie aus dem Verlauf 77 ersichtlich ist. Sie schaltet die Nachschaltgruppe 12 zur Schaltung des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs zurück. Die Zurückschaltphase 83 ist innerhalb des Getriebegangwechselvorgangs 14 angeordnet. Während der Zurückschaltphase 83 ist die Vorschaltgruppe 17 in der Neutralstellung geschaltet und der entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichtete Getriebegang und damit der Rückwärtsgetriebegang eingelegt. Um den entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegang und damit den Rückwärtsgetriebegang zu schalten, schaltet die Gangwechselfunktion die Vorschaltgruppe 17 anschließend zurück. Die Gangwechselfunktion schaltet die Vorschaltgruppe 17 nach der Zurückschaltphase 83, in der die Nachschaltgruppe 12 zurückgeschaltet wurde, von der Neutralstellung in die vor dem Schaltbefehl 68 vorliegende Schaltstellung. Die Gangwechselfunktion schaltet die Vorschaltgruppe 17 erst nach dem Zurückschalten der Nachschaltgruppe 12 zurück. Nach dem Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs wird zuerst die Nachschaltgruppe 12 und dann die neutral geschaltete Vorschaltgruppe 17 zurückgeschaltet. Nach dem Zurückschalten der Nachschaltgruppe 12 und der Vorschaltgruppe 17 schließt die Gangwechselfunktion in einem Schließpunkt 84 die Anfahrkupplung 22, wodurch der Rückwärtsgetriebegang geschaltet und der Fahrtrichtungswechsel erfolgt ist. Nach dem Schließpunkt 84 weisen der Drehzahlverlauf 69 und der Drehzahlsollverlauf 70 ein positives Vorzeichen auf, da sie für den Rückwärtsgetriebegang jeweils die richtige Drehrichtung aufweisen. Durch Schließen der Anfahrkupplung 22 und damit nach dem Schließpunkt 84 ist der Getriebegangwechselvorgang 14 beendet.
Im Folgenden wird zur Verbesserung der Verständlichkeit ein Zahlenbeispiel dargestellt. In dem Zahlenbeispiel weist die Antriebswelle 21 eine Drehzahl n_mot von 560 U/min auf. Die Drehzahl der Antriebswelle 21 n_mot ist als eine Motordrehzahl ausgebildet. Eine maximal erlaubte Differenzdrehzahl zwischen zwei Klauen der Klauenkupplungen n_KlaueDifMax beträgt 50 U/min.
Der aktuell eingelegte Getriebegang und damit der Istgang ist als ein erster Vorwärtsgetriebegang ausgebildet. Die Getriebegesamtübersetzung i_Gang1 des Mehrgruppengetriebes 10 in dem ersten Vorwärtsgetriebegang beträgt 14,93, wobei die Hauptgruppenübersetzung in dem ersten Vorwärtsgetriebegang i_HG1 2,733 und die Nachschaltgruppenübersetzung in dem ersten Vorwärtsgetriebegang i_Rng1Low 4,4 beträgt. Die Nachschaltgruppe 12 ist in dem ersten Vorwärtsgetriebegang in der Low-Stellung geschaltet. Daraus ergibt sich eine Drehzahl der Hauptwelle 15 von n_HW = n_mot/i_Gang1·i_Rng1Low = 560/14,93·4,4 = 165 U/min und eine Drehzahl der Getriebeausgangswelle 18 von n_GbOut = n_mot/i_Gang1 = 560/14,93 = 37,5 U/min.
Der entgegen der Fahrtrichtung gerichtete Getriebegang und damit der Zielgang ist als der erste Rückwärtsgetriebegang ausgebildet. Die Getriebegesamtübersetzung des Mehrgruppengetriebes 10 in dem ersten Rückwärtsgetriebegang i_RWGang1 beträgt –16,38, wobei die Hauptgruppenübersetzung in dem ersten Rückwärtsgetriebegang i_HGR1 –3 und die Nachschaltgruppenübersetzung in dem ersten Rückwärtsgetriebegang i_Rng1Low 4,4 beträgt. Die Nachschaltgruppe 12 ist in dem ersten Rückwärtsgetriebegang in der Low-Stellung geschaltet. Durch die Schaltung der Nachschaltgruppe 12 in die High-Stellung ergibt sich eine Drehzahl der Hauptwelle 15 von n_HW = n_Gbout/i_RngHi = 37,5·1 = 37,5 U/min. Eine Solldrehzahl der Getriebewelle 23 für den ersten Rückwärtsgetriebegang n_VGW,soll beträgt n_HW·i_HGR1 = 37,5·(–3) = –113 U/min. Eine Istdrehzahl der Getriebewelle 23 n_VGW,IstI beträgt n_HW·i_HG1 = 165·2,733 = 451 U/min. Die Istdrehzahl der Getriebewelle 23 wird durch das Ansteuern der Wellenbremse 16 auf Null reduziert. Eine Differenzdrehzahl zwischen zwei Klauen der dem ersten Rückwärtsgetriebegang zugeordneten Klauenkupplung n_{KlaueDifEinspur} beträgt somit n_HW = 37,5 U/min. Der erste Rückwärtsgetriebegang ist bei Vorwärtsfahrt direkt von dem ersten Vorwärtsgetriebegang schaltbar, da die Differenzdrehzahl zwischen zwei Klauen der dem ersten Rückwärtsgetriebegang zugeordneten Klauenkupplung n_{KlaueDifEinspur} kleiner ist als die maximal erlaubte Differenzdrehzahl zwischen zwei Klauen n_KlaueDifMax.
Würde man auf die Schaltung der Nachschaltgruppe 12 zum Einlegen des ersten Rückwärtsgetriebegangs verzichten, würde sich eine Drehzahl der Hauptwelle 15 von n_HW = n_Gbout/i_RngLow = 37,5·4,4 = 165 U/min ergeben, da die Nachschaltgruppe 12 in der Low-Stellung geschaltet ist. Eine Differenzdrehzahl zwischen zwei Klauen der dem ersten Rückwärtsgetriebegang zugeordneten Klauenkupplung n_{KlaueDifEinspur} = n_HW würde dann 165 U/min betragen. Der erste Rückwärtsgetriebegang ist damit bei der Vorwärtsfahrt nicht direkt von dem ersten Vorwärtsgetriebegang schaltbar, da die Differenzdrehzahl zwischen zwei Klauen der dem ersten Rückwärtsgetriebegang zugeordneten Klauenkupplung n_{KlaueDifEinspur} größer ist als die maximal erlaubte Differenzdrehzahl zwischen zwei Klauen n_KlaueDifMax.
Alternativ kann die Synchronisierungsfunktion die Nachschaltgruppe 12 während des Getriebegangwechselvorgangs 14 statt in die High-Stellung auch in die Neutralstellung schalten. Im Folgenden wird die Synchronisierungsfunktion erläutert, die während dem Getriebegangwechselvorgang 14 zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Nachschaltgruppe 12 in die Neutralstellung schaltet. Die Synchronisierungsfunktion schaltet die Nachschaltgruppe 12 zum Abbremsen der Hauptwelle 15 in die Neutralstellung. Sie schaltet die Nachschaltgruppe 12 zur Synchronisation der Hauptgruppe 11 von der Low-Stellung in die Neutralstellung. Die Synchronisierungsfunktion stellt die Neutralstellung der Nachschaltgruppen-Schalteinheit 60 ein. Sie stellt zur Synchronisation der Hauptgruppe 11 während dem Getriebegangwechselvorgang 14 ausgehend von der ersten Schaltstellung der Nachschaltgruppen-Schalteinheit 60 die Neutralstellung der Nachschaltgruppen-Schalteinheit 60 ein. Damit schaltet die Gangwechselfunktion nach dem Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Nachschaltgruppe 12 von der Neutralstellung in die Low-Stellung. In dem Getriebegangwechselvorgang 14, in dem die Synchronisierungsfunktion die Nachschaltgruppe 12 in die Neutralstellung schaltet, lässt die Gangwechselfunktion den Istgang eingelegt. Die Synchronisierungsfunktion schaltet die Nachschaltgruppe 12 in die Neutralstellung beim eingelegten Istgang. Daraufhin steuert die Synchronisierungsfunktion die Wellenbremse 16 bei eingelegtem Istgang an und bremst dadurch die Getriebewelle 23 und die Hauptwelle 15 ab. Nach dem Abbremsen der Getriebewelle 23 und der Hauptwelle 15 auf Null oder nahezu Null schaltet die Gangwechselfunktion die Hauptgruppe 11. Die Gangwechselfunktion legt nach dem Abbremsen den Istgang mittels des Schaltens der Hauptgruppe 11 aus und legt daraufhin den entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegang mittels Schaltens der Hauptgruppe 11 ein. Nach dem Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs schaltet die Gangwechselfunktion die Nachschaltgruppe 12 in die Low-Stellung zurück.
Ob die Synchronisierungsfunktion zur Synchronisation der Hauptgruppe 11 die Nachschaltgruppe 12 in die High-Stellung oder in die Neutralstellung schaltet, ist beispielsweise abhängig von zumindest einem Betriebsparameter und/oder abhängig von dem entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegang. Grundsätzlich ist denkbar, dass die Synchronisierungsfunktion lediglich eine der zwei Synchronisierungsstrategien aufweist, d. h. die Nachschaltgruppe 12 entweder in die High-Stellung oder in die Neutralstellung schaltet, unabhängig davon welche Betriebsparameter vorliegen und/oder welcher entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichtete Getriebegang geschaltet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10249952 A1 [0002]
DE 102009056793 A1 [0003]

Claims

Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung mit einem Mehrgruppengetriebe (10), das eine zu einer Bereitstellung zumindest eines Vorwärtsgetriebegangs und zumindest eines Rückwärtsgetriebegangs vorgesehene Hauptgruppe (11) und eine der Hauptgruppe (11) nachgeschaltete Nachschaltgruppe (12) aufweist, und einer Steuer- und/oder Regeleinheit (13), die eine Gangwechselfunktion aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest in einem Getriebegangwechselvorgang (14) zu einem Einlegen eines entgegen einer aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Hauptgruppe (11) zu schalten, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (13) eine Synchronisierungsfunktion aufweist, die dazu vorgesehen ist, zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Nachschaltgruppe (12) zu schalten.
Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptgruppe (11) zumindest eine Hauptwelle (15) aufweist und die Synchronisierungsfunktion dazu vorgesehen ist, zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Nachschaltgruppe (12) zu einer Drehzahlreduzierung der Hauptwelle (15) zu schalten.
Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrgruppengetriebe (10) zumindest eine Wellenbremse (16) aufweist und die Synchronisierungsfunktion dazu vorgesehen ist, zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Wellenbremse (16) anzusteuern.
Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrgruppengetriebe (10) eine Vorschaltgruppe (17) aufweist und die Gangwechselfunktion dazu vorgesehen ist, während des Getriebegangwechselvorgangs (14) die Vorschaltgruppe (17) vor dem Einlegen des Getriebegangs neutral zu schalten.
Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gangwechselfunktion dazu vorgesehen ist, während des Getriebegangwechselvorgangs (14) zumindest die Nachschaltgruppe (12) nach dem Einlegen des Getriebegangs zurückzuschalten.
Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen Drehzahlsensor (19) mit einer Drehrichtungserkennung, der zu einer Erkennung der aktuellen Fahrtrichtung und/oder zu einem Abgleichen mit einer gewünschten Fahrtrichtung mit der Steuer- und/oder Regeleinheit (13) kommunizierend verbunden ist.
Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachschaltgruppe (12) eine High-Stellung und eine Low-Stellung aufweist und die Synchronisierungsfunktion dazu vorgesehen ist, zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Nachschaltgruppe (12) von der Low-Stellung in die High-Stellung zu schalten.
Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierungsfunktion dazu vorgesehen ist, zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs die Nachschaltgruppe (12) neutral zu schalten.
Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptgruppe (11) als eine unsynchronisierte Klauenkupplungsgetriebegruppe ausgebildet ist.
Verfahren zu einem Einlegen eines entgegen einer aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs, in einem Mehrgruppengetriebe (10) einer Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung, insbesondere einer Kraftfahrzeugantriebsstrangvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, in dem zumindest in einem Getriebegangwechselvorgang (14) zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs eine Hauptgruppe (11) geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Getriebegangwechselvorgangs (14) zum Einlegen des entgegen der aktuellen Fahrtrichtung gerichteten Getriebegangs eine Nachschaltgruppe (12) geschaltet wird.