DE102012023969A1

DE102012023969A1 - Verfahren zur Steuerung eines Untersetzungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102012023969A1
Application number: DE201210023969
Authority: DE
Inventors: Christian Willmann; Manfred Broska; Bertram Bennat; Peter Arnold
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2014-06-12
Also published as: WO2014086538A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Untersetzungsgetriebes (2) eines Kraftfahrzeuges, wobei das Kraftfahrzeug einen Motor (10), ein Automatikgetriebe (5) und mindestens ein Steuergerät (3, 6, 9) aufweist, und wobei das Untersetzungsgetriebe (2) mindestens zwei Gangstufen aufweist und eine Umschaltung des Untersetzungsgetriebes (2) mit Hilfe einer von Fahrer manuell betreibbaren Betätigungsvorrichtung (5) aufgelöst werden kann. Der Komfort für den Fahrer ist dadurch erhöht, dass die Umschaltung in dem Untersetzungsgetriebe (2) von einer niedrigeren Gangstufe auf eine höhere Gangstufe von einem Steuergerät (3, 6, 9) automatisch ausgelöst werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Untersetzungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges, wobei das Kraftfahrzeug einen Motor, ein Automatikgetriebe und mindestens ein Steuergerät aufweist, und wobei das Untersetzungsgetriebe mindestens zwei Gangstufen aufweist und die Umschaltung des Untersetzungsgetriebes mit Hilfe einer von Fahrer manuell betreibbaren Betätigungsvorrichtung aufgelöst werden kann.
Im Stand der Technik, von dem die Erfindung unter anderem ausgeht, ist bspw. ein Verfahren bekannt, mit dessen Hilfe ein Fahrer selbstständig die Umschaltung im Untersetzungsgetriebe, bspw. einem zuschaltbaren Verteilergetriebe mit zusätzlich schaltbaren Übersetzungen für extreme Steigungen im Allrad-Bereich bzw. Geländewagen-Bereich, realisieren kann. Weiterhin ist im Stand der Technik bekannt, dass zur Umschaltung der zusätzlichen Gangstufen im Untersetzungsgetriebe bei Fahrzeugen dieser Bauart der Fahrer zuvor den Wählhebel des automatischen Schaltgetriebes in die Position „N” einlegen muss, um den Vorgang der Umschaltung einzuleiten. Für den Umschaltvorgang betätigt der Fahrer zumeist eine im Fahrgastraum separate Betätigungsvorrichtung, die insbesondere als Betätigungsschalter ausgeführt ist. Oftmals ist auch ein völliger Stillstand des Kraftfahrzeuges zur Realisierung der Umschaltung notwendig.
Weiterhin ist ein Verfahren bekannt bei dem durch eine unabhängig von der Stellung des Wählhebels durchgeführte Auslösung der manuell betreibbaren Betätigungsvorrichtung die erforderlichen Schaltabläufe des automatischen Schaltgetriebes und des Untersetzungsgetriebes über das Steuergerät automatisch realisiert werden. Durch die manuell betreibbare Betätigungsvorrichtung erfolgt mittels des Steuergerätes eine automatische Umschaltung des automatischen Schaltgetriebes in seine Neutralstellung, wobei das Untersetzungsgetriebe umgeschaltet wird. Dadurch ist eine manuelle Veränderung der Position des Wählhebels des automatischen Schaltgetriebes durch den Fahrer nicht mehr erforderlich. Des Weiteren ist die Realisierung der Schaltabläufe des automatischen Schaltgetriebes und die Umschaltung des Untersetzungsgetriebes während der Fahrt möglich.
Die Umschaltung in dem Untersetzungsgetriebe erfolgt dann automatisch, sie muss aber jedoch vom Fahrer manuell ausgelöst werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass das für den Fahrer noch komfortabler wird.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun dadurch gelöst, dass eine Umschaltung in dem Untersetzungsgetriebe von einer niedrigeren Gangstufe auf eine höhere Gangstufe von dem Steuergerät automatisch ausgelöst werden kann. Dadurch ist die manuelle Betätigung der Betätigungsvorrichtung durch den Fahrer beim Hochschalten in dem Untersetzungsgetriebe nicht mehr erforderlich, was den Komfort deutlich erhöht.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, dass erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüchen verwiesen werden. Im Einzelnen sollen nun zwei besondere Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Verfahren anhand der folgenden Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
1 ein Funktions-Schema in sehr vereinfachten Darstellung mit den wesentlichen Komponenten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die 1 soll das Verfahren zur Steuerung zur Steuerung eines Untersetzungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges näher verdeutlichen und erläutern.
Das Automatikgetriebe 1 kann im Automatik-Modus betrieben werden, in dem die Schaltungen des Automatikgetriebe 1 im Wesentlichen in Abhängigkeit von ermittelten Fahrgrößen und mit Hilfe des Steuergerätes 3 automatisch realisiert werden. Weiterhin kann das Automatikgetriebe 1 im Manuell-Modus betrieben werden, in dem die Schaltungen vom Fahrer durch Betätigung des Schalthebels 4 manuell ausgelöst werden und mit Hilfe des Steuergerätes 3 realisiert werden.
In dem Untersetzungsgetriebe 2 kann eine niedrigere Gangstufe oder mindestens eine andere höhere Gangstufe eingelegt wird, wobei die Umschaltung des Untersetzungsgetriebes 2 wird mit Hilfe einer von Fahrer manuell betreibbaren Betätigungsvorrichtung 5, die vorzugsweise als Betätigungsschalter ausgeführt ist, ausgelöst. Das Untersetzungsgetriebe 2 ist hier beispielsweise in einem Verteilergetriebe 7 integriert und ist zwischen dem Automatikgetriebe 1 und einem Verteilungsdifferential 8 angeordnet.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform sind insgesamt drei Steuergeräte vorgesehen, nämlich ein Getriebesteuergerät 3 für die Schaltungen im Automatikgetriebe 1, ein Untersetzungsgetriebe-Steuergerät 6 zur Realisierung der Umschaltvorgänge im Untersetzungsgetriebe 2, sowie ein Motorsteuergerät 9, insbesondere zur Steuerung der entsprechenden Motordrehzahl des Motors 10. Wie die 1 gut erkennen lässt, sind alle diese Steuergeräte 3, 6 und 9 miteinander über entsprechende nicht näher bezeichnete Signalleitungen verbunden, so dass entsprechende Signalflüsse zwischen den Steuergeräten 3, 6 und 9 ausgetauscht werden. Es ist durchaus denkbar, dass auch nur ein einziges Steuergerät vorgesehen ist, das im Wesentlichen die hier beschriebenen Bestandteile aufweist, also ein einziges Steuergerät vorgesehen ist, das als erste Komponente eine Art Getriebesteuergerät, als zweiter Komponente eine Art Übersetzungsgetriebe-Steuergerät und als dritte Komponente eine Art Motorsteuergerät aufweist. Vorzugsweise sind die Steuergeräte auf elektronischer Basis realisiert und weisen auch entsprechende Mikroprozessoren auf. Weiterhin können innerhalb der entsprechenden Steuergeräte auch Kennfelder zur Realisierung der entsprechenden Drehzahlen bzw. zur Realisierung der entsprechenden Schaltvorgänge in Abhängigkeit von bestimmten ermittelten Fahrgrößen abgespeichert sein.
Durch die Auslösung der manuell betreibbaren Betätigungsvorrichtung führt das Untersetzungsgetriebe-Steuergerät 6 unabhängig von der Stellung des Wählhebels 4 eine automatische Schaltung des Automatikgetriebes 1 und des Untersetzungsgetriebes 2 aus, so dass im Untersetzungsgetriebe 2 zwischen den Gangstufen schaltet werden kann.
Durch Aktivierung der manuell betreibbaren Betätigungsvorrichtung 5, insbesondere eines Betätigungsschalters wird ein Signal an das Untersetzungsgetriebe-Steuergerät 6 vorzugsweise elektronisch und/oder elektrisch gesendet. Dieses ausgelöste Signal vom Untersetzungsgetriebe-Steuergerät 6 wird wiederum an das Getriebesteuergerät 3 des Automatikgetriebes 1 und an das Motorsteuergerät 9 der Brennkraftmaschine 10 weitergeleitet. Hierbei reguliert das Motorsteuergerät 9 die Leistungsanforderung der Brennkraftmaschine 10 und unterdrückt die Regelung über das Fahrpedal 11. Zeitgleich leitet das Getriebesteuergerät 3 die Zugkraftunterbrechung des Automatikgetriebes 1 ein. Nach Ausführung der Zugkraftunterbrechung und Unterdrückung der Leistungsanforderung wird eine Rückmeldung des Motorsteuergerätes 9 und des Getriebesteuergerätes 3 zum Untersetzungsgetriebe-Steuergerät 6 gesendet. Das Untersetzungsgetriebe-Steuergerät 6 leitet nach Rückmeldung des Getriebesteuergerätes 3 und des Motorsteuergerätes 9 die Umschaltung des Untersetzungsgetriebes 2 ein. Das Untersetzungsgetriebe-Steuergerät 6 sendet ein Signal nach Rückmeldung der Umschaltung des Untersetzungsgetriebes 2 an das Getriebesteuergerät 3 und an das Motorsteuergerät 9 weiter.
Nach Rückmeldung der Umschaltung des Untersetzungsgetriebes 2 hebt das Getriebesteuergerät 3 des Automatikgetriebes 1 die Zugkraftunterbrechung im Schaltgetriebe 1 auf. Ebenso hebt das Motorsteuergerät 9 der Brennkraftmaschine 10 nach Rückmeldung der Umschaltung des Untersetzungsgetriebes 2 die Unterdrückung einer Leistungsanforderung auf.
Nach der Erfindung kann eine Umschaltung in dem Untersetzungsgetriebe 2 von einer niedrigeren Gangstufe auf eine höhere Gangstufe nicht nur manuell vom Fahrer, sondern auch automatisch von einem Steuergerät ausgelöst werden kann. Es kann vom Untersetzungsgetriebe-Steuergerät 6, aber auch vom Getriebesteuergerät 3 ausgelöst werden. Die Umschaltung erfolgt dann wie oben beschrieben wurde, das Signal zum Umschaltung wird nicht von der Betätigungsvorrichtung 5, sondern von einem der Steuergeräte ausgelöst.
In der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt. Bei Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit wird die Umschaltung auf die höhere Gangstufe in dem Untersetzungsgetriebe 2 ausgelöst. Vorzugsweise entspricht die bestimmte Geschwindigkeit im Wesentlichen der maximalen Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit der eingelegten niedrigeren Gangstufe in dem Untersetzungsgetriebe, d. h. mit der in dem Automatikgetriebe 1 eingelegten höchsten Gangstufe und bei maximaler Drehzahl des Motors 10. Es könnte aber auch eine bestimmte niedrigere, z. B. der Schaltdrehzahl des Motors 10 entsprechende, Geschwindigkeit sein. Um eine Überlastung des Antriebsstrangs zu verhindern, kann die bestimmte Geschwindigkeit auch eine niedrigere als maximale Geschwindigkeit mit der eingelegten niedrigeren Gangstufe in dem Untersetzungsgetriebe sein, z. B. maximale Geschwindigkeit in einer niedrigerer als der höchsten Gangstufe in dem Automatikgetriebe 1. Beim voll niedergetretenen Fahrpedal 11 wird nach Erreichen dieser bestimmten Geschwindigkeit keine weitere höhere Gangstufe in dem Automatikgetriebe 1 eingelegt, sondern es wird automatisch in dem Untersetzungsgetriebe 3 auf die höhere Gangstufe umgeschaltet. Beim lediglich teilweise niedergetretenen Fahrpedal 11 kann in dem Automatikgetriebe auch bis die höchste Gangstufe geschaltet werden und dann wieder beim Erreichen dieser bestimmten Geschwindigkeit in dem Untersetzungsgetriebe 3 hochgeschaltet wird.
Nach der Umschaltung in dem Untersetzungsgetriebe 2 kann das Fahrzeug weiter beschleunigen. Typischerweise entspricht das der Situation, wenn der Fahrer mit der eingelegten niedrigeren Gangstufe z. B. im Gelände fährt, und dann aus dem Gelände auf eine Straße ausfährt und beschleunigt. Der Fahrer muss lediglich das Fahrpedal 11 drücken und muss nicht manuell durch die Betätigungsvorrichtung 5 die Hochschaltung auslösen. In dem Automatikgetriebe 1 werden erst alle Gangstufen hochgeschaltet und dann wird die Hochschaltung auch in dem Untersetzungsgetriebe 2 durchgeführt.
In der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Drehzahl des Motors 10 und die in dem Automatikgetriebe 1 eingelegte Gangstufe ermittelt. Die automatische Hochschaltung in dem Untersetzungsgetriebe 2 wird bei der in dem Automatikgetriebe 1 eingelegten bestimmten Gangstufe und beim Erreichen einer bestimmten Drehzahl des Motors 10 ausgelöst. Die bestimmte Drehzahl entspricht vorteilhaft der Drehzahl des Motors 10 bei der in dem Automatikgetriebe 1 hochgeschaltet wird. Diese Drehzahl kann unterschiedlich für jede Gangstufe und von weiteren Betriebsparametern (wie z. B. Lage des Fahrpedals) abhängig sein, und ist üblicherweise in dem Getriebesteuergerät 3 abgespeichert. Bei der Hochschaltung in dem Untersetzungsgetriebe 2 bei gleicher Drehzahl des Motors 10 wie bei der Hochschaltung in dem Automatikgetriebe 1, entsteht für den Fahrer der Eindruck, dass in dem Automatikgetriebe 1 in eine weitere Gangstufe geschaltet werden. Somit ist die automatische Hochschaltung in dem Untersetzungsgetriebe sehr komfortable. Die bestimmte Gangstufe ist vorteilhaft die höchste in dem Automatikgetriebe 1 vorhandene Gangstufe. Somit ist der ganze Betriebsbereich der niedrigeren Gangstufe in dem Untersetzungsgetriebe 2 voll ausgenutzt. Um z. B. eine Überlastung des Antriebsstrangs zu verhindern kann die bestimmte Gangstufe auch eine andere, nicht die höchste Gangstufe sein. Die Auswahl der bestimmten Gangstufe kann durch das Steuergerät auch in der Abhängigkeit von Betriebsparametern durchgeführt werden. Weiterhin kann die Auswahl vom ausgewählten Betriebsmodus in dem Automatikgetriebe 1 und/oder dem Untersetzungsgetriebe 2, bzw. von aktivierter Differenzialsperre abhängig sein.
Vorzugsweise weist das Untersetzungsgetriebe 2 zwei Gangstufe, wobei die niedrigere als „Low” und die höhere als „High” üblicherweise bezeichnet werden sind. Die „Low” ist für den Betrieb im Gelände und die „High” auf den Straßen geeignet. Durch die Betätigungsvorrichtung 5 sind dann zwei Modi auswählbar – „Low” und „High”. Erfindungsgemäß wird die Umschaltung von „Low” auf „High” automatisch ausgelöst.
Unter bestimmten Bedingungen könnte für den Fahrer vorteilhaft sein, die automatische Umschaltung zu blockieren bzw. verhindern. Das Untersetzungsgetriebe 2 verbleibt dann auch nach dem Erreichen der bestimmten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors 10, in der niedrigeren Gangstufe. Diese Blockierung kann vorteilhaft durch die Betätigungsvorrichtung 5 einstellbar sein. Es ist aber auch möglich, die Blockierung durch einen vorgesehenen separaten Schalter oder z. B. in einem Fahrzeugmenu eines Bordcomputers, zu aktivieren.
Die mit einem Untersetzungsgetriebe ausgestatteten Fahrzeuge sind üblicherweise für einen Einsatz außerhalb der Straßen bestimmt und dafür auch mit mindestens einem Differenzial ausgestattet, das eine Differenzialsperre aufweist. Wenn das Fahrzeug über einen Allradantrieb verfügt, ist mindestens die Differenzialsperre bei dem Differenzial in dem Verteilergetriebe 8 in dem Verteilergetriebe 7 vorgesehen. Diese Differentialsperre kann als betätigbar ausgeführt werden, wobei sie vom Fahrer mindestens teilweise eingeschaltet bzw. aktiviert werden kann. Üblicherweise kann die Differenzialsperre lediglich bei der niedrigeren Gangstufe in dem Untersetzungsgetriebe aktiviert werden und vorteilhaft kann die Aktivierung durch die Betätigungsvorrichtung 5 vom Fahrer ausgelöst werden. Die Betätigungsvorrichtung 5 weist dann einen weiteren Modus, der z. B. als „Low Lock” bezeichnet werden kann, bei dem die Differentialsperre aktiviert wird und in dem Untersetzungsgetriebe 2 die niedrigere Gangstufe eingelegt wird. Somit ist die Bedienung für den Fahrer besonders einfach und komfortabler. Für die Aktivierung der Differentialsperre kann auch ein separater Schalter vorgesehen werden. Aus Fahrsicherheitsgründen darf die Differentialsperre nicht bei höheren Geschwindigkeiten oder auf Straßen vollständig aktiviert werden. Deswegen ist es auch vorteilhaft, bei der aktivierten Differentialsperre die automatische Hochschaltung in dem Untersetzungsgetriebe 2 nicht zu realisieren. Vorteilhaft wird dann bei dem ausgewählten Modus „Low Lock” keine automatische Umschaltung in dem Untersetzungsgetriebe 2 ausgelöst.
Weiterhin könnte das vorteilhaft sein, in dem Manuell-Modus des Automatikgetriebe 1, in dem die Schaltungen vom Fahrer durch Betätigung des Schalthebels 4 manuell aufgelöst werden, die automatische Umschaltung in dem Untersetzungsgetriebe 2 nicht zu realisieren. Somit behält sich der Fahrer volle Kontrolle über dem Fahrzeug.
Bezugszeichenliste

1: Automatikgetriebe
2: Untersetzungsgetriebe
3: Getriebesteuergerät
4: Wählhebel
5: Betätigungsvorrichtung
6: Untersetzungsgetriebe-Steuergerät
7: Verteilergetriebe
8: Verteilerdifferential
9: Motorsteuergerät
10: Motor
11: Fahrpedal

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Untersetzungsgetriebes (2) eines Kraftfahrzeuges, wobei das Kraftfahrzeug einen Motor (10), ein Automatikgetriebe (5) und mindestens ein Steuergerät (3, 6, 9) aufweist, und wobei das Untersetzungsgetriebe (2) mindestens zwei Gangstufen aufweist und eine Umschaltung des Untersetzungsgetriebes (2) mit Hilfe einer von Fahrer manuell betreibbaren Betätigungsvorrichtung (5) aufgelöst werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung in dem Untersetzungsgetriebe (2) von einer niedrigerer Gangstufe auf eine höhere Gangstufe von einem Steuergerät (3, 6, 9) automatisch ausgelöst werden kann.
Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ermittelt wird, und dass die automatische Umschaltung in dem Untersetzungsgetriebe (2) beim Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Motors (10) und die in dem Automatikgetriebe (2) eingelegte Gangstufe ermittelt wird, und dass die automatische Umschaltung in dem Untersetzungsgetriebe (2) bei der in dem Automatikgetriebe (1) eingelegten bestimmten Gangstufe und beim Erreichen einer bestimmten Drehzahl des Motors ausgelöst wird.
Verfahren nach dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Drehzahl des Motors (10) im Wesentlichen einer Drehzahl entspricht, bei der in dem Automatikgetriebe (1) hochgeschaltet wird.
Verfahren nach dem Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Gangstufe im Automatikgetriebe (1) die höchste Gangstufe ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (2) zwei Gangstufen aufweist, und wobei die Umschaltung von der ersten in die zweite Gangstufe realisiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Umschaltung von Fahrer blockierbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei unterschiedliche Fahrmodi mit der in dem Untersetzungsgetriebe (2) eingelegten niedrigeren Gangstufe durch die Betätigungsvorrichtung (5) auswählbar sind, und dass in einem der Modi die automatische Umschaltung nicht realisiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug mindestens ein Differenzial (8) mit einer betätigbaren Differenzialsperre aufweist, wobei vorzugsweise durch eine Betätigungsvorrichtung die Differenzalsperre vom Fahrer aktivierbar ist, und dass bei der aktivierten Differenzialsperre die automatische Umschaltung nicht realisiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Automatikgetriebe (1) mindestens in einem Automatik-Modus, in dem Schaltungen im Wesentlichen in Abhängigkeit von ermittelten Fahrgrößen und mit Hilfe des Steuergerätes (3) realisiert werden, und einem Manuell-Modus, in dem Schaltungen vom Fahrer manuell aufgelöst werden, betreibbar ist, wobei die automatische Umschaltung in dem Untersetzungsgetriebe (2) in dem Manuell-Modus des Automatikgetriebes nicht ausgelöst wird.