DE102013216142A1

DE102013216142A1 - Verfahren zur Regelung eines Gangwechsels bei einem automatisierten Kraftfahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE102013216142A1
Application number: DE102013216142.5A
Authority: DE
Inventors: Peter Herter; Joachim Staudinger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2015-02-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Gangwechsels bei einem automatisierten Kraftfahrzeuggetriebe (1; 1‘), wobei ein Motormoment (TMot) einer dem Kraftfahrzeuggetriebe (1; 1‘) in einem Antriebsstrang vorgeschalteten Antriebsmaschine (AM) reduziert und ein formschlüssiges Schaltelement des Kraftfahrzeuggetriebes (1; 1‘) über eine Getriebesteuerung (7) angesteuert wird, um es zu öffnen und damit einen aktuell geschalteten Gang auszulegen. Um kurze Schaltzeiten und einen guten Komfort zu erzielen, gleichzeitig aber einem erhöhten Verschleiß einer zugehörigen Betätigungseinrichtung des Schaltelements vorzubeugen, wird das Schaltelement erst angesteuert, sobald durch die Getriebesteuerung (7) ein Ist-Drehmoment (TIst‘) im Antriebsstrang ermittelt oder erfasst wird, bei welchem eine dem Öffnen entgegenwirkende Reibkraft (FR) im Schaltelement kleiner als eine zum Öffnen aufbringbare Betätigungskraft (FBetät) wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, ein Computerprogrammprodukt, sowie einen das Computerprogrammprodukt aufweisenden Datenträger.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Gangwechsels bei einem automatisierten Kraftfahrzeuggetriebe, wobei ein Drehmoment einer dem Kraftfahrzeuggetriebe in einem Antriebsstrang vorgeschalteten Antriebsmaschine reduziert und ein formschlüssiges Schaltelement des Kraftfahrzeuggetriebes über eine Getriebesteuerung angesteuert wird, um es zu öffnen und damit einen aktuell geschalteten Gang auszulegen. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, ein Computerprogrammprodukt, sowie einen das Computerprogrammprodukt aufweisenden Datenträger.
Im Rahmen eines Gangwechsels bei einem automatisierten Kraftfahrzeuggetriebe wird üblicherweise zunächst ein Motormoment einer dem jeweiligen Kraftfahrzeuggetriebe vorgeschalteten Antriebsmaschine reduziert und im Folgenden eine zwischen der Antriebsmaschine und dem Kraftfahrzeuggetriebe sitzende Trennkupplung geöffnet, sowie überschneidend damit ein aktuell in dem Kraftfahrzeuggetriebe geschalteter Gang ausgelegt. Anschließend wird dann ein Folgegang im Getriebe geschaltet, über eine Getriebesteuerung anleitend auf ein Motorsteuergerät zugegriffen und die Antriebmaschine geregelt, sowie letztendlich die Trennkupplung geschlossen. Kraftfahrzeuggetriebe von Nutzfahrzeugen werden des Weiteren häufig in Gruppenbauweise ausgeführt, indem mehrere Einzelgetriebe miteinander kombiniert werden. Dabei ist einem Hauptgetriebe eine Splitgruppe vor- oder nachgeschaltet und/oder eine Bereichsgruppe nachgeschaltet, wobei im Rahmen eines Gangwechsels üblicherweise zunächst ein Gang in der Hauptgruppe ausgelegt wird, bevor in den einzelnen Einzelgetrieben entsprechende Übersetzungsverhältnisse zur Definition eines zu schaltenden Folgeganges gewählt werden.
Allerdings kann ein jeweiliger Gang, an dessen Schaltung ein oder mehrere formschlüssige Schaltelementen beteiligt sind, erst dann ausgelegt werden, wenn eine an einer zugehörigen Betätigungseinrichtung aufbringbare Betätigungskraft eine in dem jeweiligen Schaltelement aktuell vorherrschende Reibkraft übersteigt. Die aktuelle Reibkraft in dem Schaltelement ist dabei abhängig von dem jeweils hieran anliegenden Drehmoment. Um daher das formschlüssige Schaltelement öffnen und einen Gangwechsel durchführen zu können, wird das Schaltelement dann angesteuert, wenn das Motormoment der vorgeschalteten Antriebsmaschine auf ein vorgegebenes Niveau abgesunken ist, bei welchem eine weitestgehende Entspannung des Antriebsstranges zu erwarten ist. Üblicherweise wird hierbei mit einem festen Schwellwert gearbeitet, wobei allerdings im Falle eines zu tief eingestellten Schwellwerts eine Ansteuerung des formschlüssigen Schaltelements erst vorgenommen wird, wenn das Motormoment der Antriebsmaschine soweit abgesunken ist, dass sich das Kraftfahrzeug bereits im Schubbetrieb befindet. Infolge dessen liegt am Schaltelement aber bereits wieder ein größeres Drehmoment an, so dass dessen innere Reibkraft erneut erhöht ist. In diesem Fall ist ein Öffnen des Schaltelements zumeist erst ab einem vollständigen Öffnen der Trennkupplung möglich, was aufgrund einer damit einhergehenden langen Schaltzeit eine Verschlechterung des Komforts mit sich bringt.
Aus der DE 198 45 604 C1 geht ein Verfahren zum Durchführen eines Gangwechsels bei einem automatisierten Kraftfahrzeuggetriebe hervor, wobei im Zuge des Gangwechsels ein Drehmoment einer dem Kraftfahrzeuggetriebe vorgeschalteten Antriebsmaschine reduziert und ein formschlüssiges Schaltelement des jeweils aktuell geschalteten Ganges angesteuert wird, um dieses zu öffnen und damit den aktuellen Gang auszulegen. Um zudem einen Gangwechsel nun hinsichtlich der Schaltdauer und damit des Komforts zu optimieren, wird das jeweils zu öffnende, formschlüssige Schaltelement bereits ab Vorliegen eines Anforderungssignals für einen Gangwechsel angesteuert, um es in Richtung einer Öffnungsstellung vorzuspannen. Hierdurch soll das formschlüssige Schaltelement ab einem ausreichenden Entspannen des Antriebsstranges zügig geöffnet werden, so dass die Schaltzeit insgesamt verkürzt werden kann.
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Durchführen eines Gangwechsels bei einem automatisierten Kraftfahrzeuggetriebe zu schaffen, wobei im Rahmen dieses Verfahrens kurze Schaltzeiten und damit ein guter Komfort erzielbar sind, gleichzeitig aber einem erhöhten Verschleiß einer zugehörigen Betätigungseinrichtung eines zu öffnenden, formschlüssigen Schaltelements vorgebeugt wird.
Diese Aufgabe wird aus verfahrenstechnischer Sicht ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Im Hinblick auf einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges erfolgt eine Lösung der Aufgabe durch die technische Lehre des Anspruchs 8. Hinsichtlich eines Computerprogrammprodukts, sowie einem dieses enthaltenden Speichermediums wird auf die Ansprüche 9 und 10 verwiesen.
Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren zum Durchführen eines Gangwechsels bei einem automatisierten Kraftfahrzeuggetriebe zunächst ein Drehmoment einer dem Kraftfahrzeuggetriebe in einem Antriebsstrang vorgeschalteten Antriebsmaschine reduziert. Im Folgenden wird dann ein formschlüssiges Schaltelement über eine Getriebesteuerung angesteuert, um es zu öffnen und damit einen zugehörigen, aktuell geschalteten Gang auszulegen. Bevorzugt ist das automatisierte Kraftfahrzeuggetriebe dabei in Gruppenbauweise ausgeführt und setzt sich aus einer Hauptgruppe, einer der Hauptgruppe vor- oder nachgeschalteten Splitgruppe und/oder einer der Hauptgruppe nachgeschalteten Bereichsgruppe zusammen. Das zu öffnende formschlüssige Schaltelement ist dabei dann insbesondere der Hauptgruppe zugeordnet, so dass bei Durchführung des Gangwechsels die Hauptgruppe durch Öffnen des Schaltelements nach neutral geschaltet wird. Im Anschluss an diese Neutralschaltung werden dann entsprechende Schaltelemente der Split-, der Haupt- und der Bereichsgruppe angesteuert, um die hier zu schaltenden Übersetzungsverhältnisse zur Definition eines Folgeganges zu wählen.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem formschlüssigen Schaltelement bevorzugt um eine unsynchronisierte Klauenkupplung, das Schaltelement kann aber ebenso gut auch als Sperrsynchronisation vorliegen. Im Rahmen des Gangwechsels wird dann zudem eine zwischen dem Kraftfahrzeuggetriebe und der Antriebsmaschine platzierte Trennkupplung geöffnet, wobei dieses Öffnen dabei überschneidend mit dem Auslegen des aktuell geschalteten Ganges stattfindet, um eine Zeitdauer für den Gangwechsel möglichst kurz zu halten.
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass das Schaltelement erst angesteuert wird, sobald durch die Getriebesteuerung ein Ist-Drehmoment im Antriebsstrang ermittelt oder erfasst wird, bei welchem eine dem Öffnen entgegenwirkende Reibkraft im Schaltelement kleiner als eine zum Öffnen aufbringbare Betätigungskraft wird. Mit anderen Worten ermittelt oder erfasst also die Getriebesteuerung ein im Antriebsstrang vorherrschendes Drehmoment und nimmt erst dann eine Ansteuerung des Schaltelements vor, wenn dieses ermittelte oder erfasste Ist-Drehmoment gering genug ist, dass eine in dem Schaltelement dem Öffnen entgegenwirkende Reibkraft unter eine Betätigungskraft fällt, welche zum Öffnen des Schaltelements über eine zugehörige Betätigungseinrichtung aufgebracht werden kann.
Ein derartiges Verfahren hat dabei den Vorteil, dass ein Gangwechsel in einem kurzen Zeitintervall komfortabel ausgeführt und gleichzeitig ein hoher Verschleiß an einer Betätigungseinrichtung des zu öffnenden, formschlüssigen Schaltelements vermieden werden kann. Denn aufgrund der Tatsache, dass die Ansteuerung des Schaltelements erst dann vollzogen wird, wenn der Antriebsstrang lastfrei oder im Wesentlichen lastfrei ist, erfolgt diese Ansteuerung einerseits nicht, wenn sich das jeweilige Kraftfahrzeug aufgrund der Reduzierung des Motormoments bereits im Schubbetrieb befindet und in der Folge ein Öffnen des Schaltelements erneut erschwert ist. Zum anderen wird das Schaltelement aber auch nicht zu einem zu frühen Zeitpunkt angesteuert, bei welchem das Drehmoment der Antriebsmaschine für ein erfolgreiches Auslegen noch zu hoch ist und im Zuge der andauernden Ansteuerung eine hohe Beanspruchung einer Betätigungseinrichtung des Schaltelements, wie der Schaltgabel, Gleitsteinen und auch einer Nut des verschiebbaren Teils des Schaltelements, auftritt. Insgesamt erfolgt also eine Ansteuerung zu einem adäquaten Zeitpunkt, bei welchem einerseits nicht auf ein Öffnen einer Trennkupplung zwischen Kraftfahrzeuggetriebe und Antriebsmaschine gewartet und zum anderen aber kein hoher Verschleiß an einer Betätigungseinrichtung des Schaltelements auftritt.
Im Unterschied dazu wird im Falle des Verfahrens der DE 198 45 604 C1 das formschlüssige Schaltelement bereits frühzeitig angesteuert und in eine Öffnungsrichtung vorgespannt. Zwar kann auch hierdurch die Zeitdauer für einen durchzuführenden Gangwechsel verkürzt werden, da das Schaltelement direkt in seine Öffnungsstellung wandert, sobald die aufbringbare Betätigungskraft über der innerhalb des Schaltelements wirkenden Reibkraft liegt. Aufgrund dieser Vorspannung ist aber eine Betätigungseinrichtung des Schaltelements entsprechend stark beansprucht und unterliegt einem erhöhten Verschleiß. Im Extremfall kann dies auf Dauer zu einem Ausfall des Kraftfahrzeuggetriebes führen.
Die Ermittlung, ob das ermittelte oder erfasste Ist-Drehmoment gering genug ist, so dass in Folge der Betrag der Reibkraft unter den Wert der Betätigungskraft fällt, kann im Sinne der Erfindung zum einen derartig erfolgen, dass das ermittelte oder erfasste Ist-Drehmoment zur genauen Ermittlung der in dem Schaltelement vorherrschenden Reibkraft herangezogen wird, wobei hierbei Parameter des Schaltelements einbezogen werden. Zum anderen kann aber auch einfach überwacht werden, ob das ermittelte oder erfasste Ist-Drehmoment Null oder nahe Null wird, so dass der Antriebsstrang lastfrei oder nahezu lastfrei ist.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung wird durch die Getriebesteuerung das Ist-Drehmoment über einen getriebeseitigen Drehmomentsensor erfasst. In diesem Fall erfasst die Getriebesteuerung also direkt das Ist-Drehmoment und kann in der Folge den Zeitpunkt für das zu erfolgende Ansteuern des Schaltelements anhand einer Messung problemlos ermitteln. Bevorzugt ist der Drehmomentsensor dabei an einer Antriebsseite des Getriebes vorgesehen, er kann sich aber auch an einer anderen Stelle, beispielsweise an einer Abtriebsseite, befinden.
Gemäß einer hierzu alternativen Ausgestaltung der Erfindung werden der Getriebesteuerung ein aktuelles Motormoment der Antriebsmaschine, Verlustmomente von aktuell betriebenen Verbrauchern der Antriebsmaschine und ein aktuelles Schubmoment eines das Kraftfahrzeuggetriebe aufweisenden Kraftfahrzeuges übermittelt, wobei das Ist-Drehmoment durch Bilden einer Differenz aus dem Motormoment und aus einer Summe aus Verlustmomenten und Schubmoment ermittelt wird. In diesem Fall errechnet die Getriebesteuerung also das Erreichen des erforderlichen Ist-Drehmoments, zu welchem der Antriebsstrang für ein problemloses Öffnen des Schaltelements weit genug entspannt ist. Die Verlustmomente der seitens der Antriebsmaschine angebundenen Verbraucher, wie beispielsweise von Lenkpumpen, Hydraulikpumpen, Lüftern, Kompressoren, Klimaanlage, etc., wie auch das aktuelle Motormoment werden der Getriebesteuerung bevorzugt über ein Datenbussystem mitgeteilt, über welches die Getriebesteuerung im Datenaustausch mit einem Motorsteuergerät der Antriebsmaschine steht.
Es ist eine weitere, alternative Ausführungsform der Erfindung, dass im Vorfeld bei einem vorhergehenden Öffnen des Schaltelements durch die Getriebesteuerung ein Drehmomentwert der Antriebsmaschine erfasst wurde, bei welchem ein Öffnen des Schaltelements erfolgt. Dabei wird das Ist-Drehmoment im Folgenden durch Bilden einer Differenz aus einem aktuellen Motormoment und diesem vormals erfassten Drehmomentwert ermittelt. In diesem Fall erlernt die Getriebesteuerung quasi, zum welchem Zeitpunkt das zu öffnende Schaltelement anzusteuern ist. Zu diesem Zweck wird im Rahmen eines vorhergehenden Auslegens eines Ganges eine sehr frühe Ansteuerung des Schaltelements vorgenommen, wobei zu diesem Zeitpunkt ein Drehmoment der Antriebsmaschine für ein Öffnen eigentlich noch zu hoch ist. Sobald dann erfasst wird, dass sich das Schaltelement zu öffnen beginnt, wird der diesem Zeitpunkt zugeordnete Drehmomentpunkt der Antriebsmaschine abgespeichert und bei folgenden Ansteuerungen des Schaltelements zur Ermittlung des geforderten Ist-Drehmoments verwendet.
In Weiterbildung dieser Ausführungsform wird der vormals erfasste Drehmomentwert in Abhängigkeit eines Lenkradius gesetzt, da Lenkpumpen bei Kurvenfahrt des Kraftfahrzeuges ein hohes Drehmoment der Antriebsmaschine abnehmen. In der Folge kann eine entsprechende Schwankung des antriebsseitigen Momentes berücksichtigt werden. Weiter bevorzugt wird der vormals erfasste Drehmomentwert in Abhängigkeit des jeweils auszulegenden Ganges gesetzt, so dass präzise auf das im Bereich des zu öffnenden Schaltelements vorherrschende Drehmoment geschlossen werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung wird bei Ermittlung oder Erfassung des Ist-Drehmoments ein Offsetwert eingerechnet, so dass eine gewisse Vorhaltezeit definiert und damit ein rechtzeitiger Aufbau einer Schaltkraft zum Öffnen des Schaltelements ermöglicht werden kann. Unter Umständen kann dieser Offsetwert dabei parametrierbar sein.
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch als Computerprogrammprodukt verkörpern, welches, wenn es auf einem Prozessor eines Getriebesteuergeräts läuft, den Prozessor softwaremäßig anleitet, die zugeordneten erfindungsgegenständlichen Verfahrensschritte durchzuführen. In diesem Zusammenhang gehört auch ein computerlesbares Medium zum Gegenstand der Erfindung, auf dem ein vorstehend beschriebenes Computerprogrammprodukt abrufbar gespeichert ist.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der nebengeordneten Ansprüche oder der hiervor abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Durchführen eines Gangwechsels, entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Durchführen eines Gangwechsels entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Durchführen eines Gangwechsels gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und
6 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Teilaspekts des Verfahrens aus 5.
Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines Teils eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, wobei es sich bei dem diesen Antriebsstrang aufweisenden Kraftfahrzeug bevorzugt um ein Nutzfahrzeug, wie beispielsweise einen Lastkraftwagen, handelt. Innerhalb des Antriebsstranges kann eine Antriebsmaschine AM in Form einer Brennkraftmaschine abtriebsseitig mittels einer zwischenliegenden Trennkupplung TK mit einer Antriebsseite AN eines nachgeschalteten Kraftfahrzeuggetriebes 1 verbunden werden. Vorliegend ist das Kraftfahrzeuggetriebe 1 als automatisiertes Schaltgetriebe in Gruppenbauweise ausgeführt, indem es sich aus einer unsynchronisierten Hauptgruppe HG, einer der Hauptgruppe HG vorgeschalteten, synchronisierten Splitgruppe SG und einer der Hauptgruppe HG nachgeschalteten, synchronisierten Bereichsgruppe BG zusammensetzt.
Die Bereichsgruppe BG des Kraftfahrzeuggetriebes 1 ist im vorliegenden Fall in Planetenbauweise ausgeführt, während die Splitgruppe SG und die Hauptgruppe HG durch einzelne Stirnradstufen gebildet sind. Die Stirnradstufen können im Falle der Hauptgruppe HG über formschlüssige Schaltelemente in Form unsynchronisierter Klauenkupplungen 2 und 3 in einen Kraftfluss eingebunden werden, während ein zur Einbindung der Stirnradstufen der Splitgruppe SG vorgesehenes formschlüssiges Schaltelement als Sperrsynchronisation 4 ausgeführt ist. Ebenso ist auch ein formschlüssiges Schaltelement der Bereichsgruppe BG als Sperrsynchronisation 5 ausgebildet, über welches eine der Komponenten des Planetensatzes entweder mit einer anderen Komponente verblockt oder an einem Gehäuse 6 des Kraftfahrzeuggetriebes 1 festgesetzt werden kann.
Durch Schalten je eines Übersetzungsverhältnisses in der Splitgruppe SG, in der Hauptgruppe HG und in der Bereichsgruppe BG wird dabei je ein zugehöriger Gang des Kraftfahrzeuggetriebes 1 definiert, bei welchem eine Antriebsbewegung der Antriebsmaschine AM mit einem entsprechenden Übersetzungsverhältnis auf eine Abtriebsseite AB des Kraftfahrzeuggetriebes 1 übersetzt wird. An die Abtriebsseite AB sind dann weitere, dem Fachmann hinlänglich bekannte Komponenten des Antriebsstranges des Nutzfahrzeuges angebunden.
Schaltungen der einzelnen Übersetzungsverhältnisse in der Splitgruppe SG, der Hauptgruppe HG und der Bereichsgruppe BG werden dabei über eine Getriebesteuerung 7 geregelt und überwacht, indem diese zur Schaltung eines jeweiligen Übersetzungsverhältnisses in der Splitgruppe SG bzw. der Hauptgruppe HG bzw. der Bereichsgruppe BG ein der jeweiligen Stirnradstufe bzw. der Planetenstufe zugeordnete Sperrsynchronisation 4 oder 5 bzw. Klauenkupplung 2 oder 3 ansteuert und über eine der jeweiligen Sperrsynchronisation 4 oder 5 bzw. der jeweiligen Klauenkupplung 2 oder 3 zugeordneten Betätigungseinrichtung auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise eine Ankoppelung des jeweiligen Stirnrades an die jeweilige Getriebewelle bzw. der jeweiligen Komponente des Planetensatzes mit der weiteren Komponente oder dem Gehäuse 6 verursacht.
Ferner kann die Getriebesteuerung 7 auch eine Betätigung der Trennkupplung TK regeln, wobei dies unter Umständen mittelbar über ein der Trennkupplung TK zugeordnetes Kupplungssteuergerät erfolgt. Die Getriebesteuerung 2 ist zudem in ein Datenbussystem 8 eingebunden, über welches sie neben anderen Steuergeräten unter anderem auch mit einem Motorsteuergerät 9 der Antriebsmaschine AM im Datenaustausch steht und mit den für sie relevanten Daten versorgt wird. Im Rahmen von Anfahrvorgängen und auch von Gangwechseln kann die Getriebesteuerung 7 zudem anleitend auf das Motorsteuergerät 9 zugreifen und die Antriebsmaschine AM über das Motorsteuergerät 9 regeln.
Ein Gangwechsel im Kraftfahrzeuggetriebe 1 wird nun dadurch vollzogen, dass die Getriebesteuerung 7 zunächst durch Zugriff auf das Motorsteuergerät 9 ein Motormoment der Antriebsmaschine AM reduziert und im Folgenden die Trennkupplung TK öffnet, sowie überschneidend damit die Hauptgruppe HG nach neutral schaltet, indem das jeweils gewählte Übersetzungsverhältnis der Hauptgruppe HG ausgelegt wird. Hierzu steuert die Getriebesteuerung 2 die jeweils zugehörige Klauenkupplung 2 oder 3 an und bewirkt über deren Betätigungseinrichtung eine Verschiebung der jeweiligen Schaltklaue in eine Neutralstellung. Dabei wird ein Öffnen der jeweiligen Klauenkupplung 2 oder 3 anhand des durch die Antriebsmaschine AM gelieferten Motormoments gesteuert, wobei der Getriebesteuerung 7 das jeweils aktuelle Motormoment der Antriebsmaschine AM durch das Motorsteuergerät 9 über das Datenbussystem 8 mitgeteilt wird. Dabei wird das Öffnen der jeweiligen Klauenkupplung 2 oder 3 so gesteuert, dass das Öffnen zu einem Zeitpunkt vollzogen wird, zu welchem der Antriebsstrang weitestgehend lastfrei ist. Die entsprechende Regelung erfolgt entsprechend einem, als Ablaufdiagramm in 2 dargestellten Verfahren, im Zuge von welchem sich der Daten eines im Bereich der Antriebsseite AN sitzenden Drehmomentsensors 10 bedient wird.
Wie in 2 zu erkennen ist, wird das Verfahren in einem ersten Schritt S1 durch eine Anforderung eines Gangwechsels in dem Kraftfahrzeuggetriebe 1 angestoßen, beispielsweise aufgrund einer Vorgabe eines Fahrzeugführers oder aufgrund der Regelung des Kraftfahrzeuggetriebes 1 über die Getriebesteuerung 7. Im Rahmen des Schrittes S1 wird ein Motormoment der Antriebsmaschine AM durch Zugriff der Getriebesteuerung 7 auf das Motorsteuergerät 9 reduziert. In einem Schritt S2 fragt die Getriebesteuerung 7 dann das aktuelle an der Antriebsseite AN vorherrschende Drehmoment T_Ist am Drehmomentsensor 10 ab. In einem weiteren Schritt S3 ermittelt die Getriebesteuerung 7 einen modifizierten Wert T_Ist‘ für das Drehmoment an der Antriebsseite AN, indem sie das erfasste Drehmoment T_Ist mit einem vorgegebenen Offsetwert T_x aufsummiert. Dieser Offsetwert T_x ist dabei fest in der Getriebesteuerung 2 hinterlegt und definiert eine Vorhaltezeit zum frühzeitigen Aufbau einer Betätigungskraft.
In einem folgenden Schritt S4 wird dann unter Einbeziehung des Wertes T_Ist‘, sowie bekannter Parameter der jeweiligen Klauenkupplung 2 oder 3 errechnet, ob eine bei T_Ist‘ in der Klauenkupplung 2 oder 3 vorherrschende Reibkraft F_R(T_Ist‘) kleiner einer aufbringbaren Betätigungskraft F_Betät ist. Ist dies zu verneinen, so wird vor Schritt S2 zurückgegangen und wiederum die Schritte S2 und S3 durchlaufen. Ist das Ergebnis in Schritt S4 hingegen wahr, so wird in einem Schritt S5 eine Ansteuerung der jeweiligen Betätigungseinrichtung der Klauenkupplung 2 oder 3 vorgenommen und diese im Folgenden geöffnet.
Aus 3 geht eine schematische Ansicht eines Antriebsstranges entsprechend einer alternativen Ausführungsform der Erfindung hervor. Dabei entspricht diese Ausgestaltung im Wesentlichen der Variante nach 1, wobei ein Kraftfahrzeuggetriebe 1‘ als einziger Unterschied zu der vorhergehenden Variante keinen antriebsseitigen Drehmomentsensor aufweist. Ein Öffnen einer der Klauenkupplungen 2 und 3 der Hauptgruppe HG wird im Zuge eines Gangwechsels im Kraftfahrzeuggetriebe 1‘ nun entsprechend dem aus dem Ablaufdiagramm in 4 hervorgehenden Verfahren vollzogen, welches entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgestaltet ist. Dabei kann dieses Verfahren allerdings auch bei dem in 1 dargestellten Antriebsstrang zur Anwendung kommen, beispielsweise wenn der Drehmomentsensor 10 ausgefallen ist oder dessen Daten aus sonstigen Gründen nicht der Getriebesteuerung 7 zur Verfügung gestellt werden können.
Wie in 4 zu erkennen ist, wird das Verfahren wiederum dadurch eingeleitet, dass in einem Schritt S6 eine Anforderung eines Gangwechsels, beispielsweise durch entsprechende Vorgabe des Fahrzeugführers oder aufgrund der Regelung durch die Getriebesteuerung 7, angefordert wird. In einem hierauf folgenden Schritt S7 fragt die Getriebesteuerung 2 dann über das Datenbussystem 3 Verlustmomente T_Verl von Verbrauchern der Antriebsmaschine AM, sowie ein Schubmoment T_Schub des Kraftfahrzeuges ab. Zudem wird durch das Motorsteuergerät 9 ein aktuelles Motormoment T_Mot übermittelt. In einem weiteren Schritt S8 wird ein Ist-Drehmoment T_Ist‘ ermittelt, indem eine Differenz aus dem Motormoment T_Mot und aus einer Summe der Verlustmomente T_Verl und des Schubmoments T_Schub gebildet wird. Hierbei sind für die Verrechnung des wirksamen Schubmoments T_Schub entsprechende Übersetzungsverhältnisse bis zu den Rädern des Kraftfahrzeuges einzubeziehen. In die Differenz wird zudem erneut ein Offsetwert T_X eingerechnet.
Im weiteren Verlauf errechnet die Getriebesteuerung 7 dann in einem Schritt S9 erneut unter Einbeziehung des Wertes T_Ist‘, sowie bekannter Parameter der jeweiligen Klauenkupplung 2 oder 3, ob eine bei T_Ist‘ in der Klauenkupplung 2 oder 3 vorherrschende Reibkraft F_R(T_Ist‘) kleiner einer durch die jeweilige Betätigungseinrichtung aufbringbaren Betätigungskraft F_Betät ist. Ist dies zu verneinen, so wird vor Schritt S7 zurückgegangen und wiederum die Schritte S7 und S8 durchlaufen. Ist das Ergebnis in Schritt S4 hingegen wahr, so wird in einem Schritt S10 eine Ansteuerung der jeweiligen Betätigungseinrichtung der Klauenkupplung 2 oder 3 vorgenommen und diese im Folgenden geöffnet.
Schließlich geht aus 5 noch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung hervor, wobei dieses Verfahren alternativ zu dem vorhergehend Beschriebenen bei dem Kraftfahrzeuggetriebe 1‘ aus 3 oder auch dem Kraftfahrzeuggetriebe 1 in 1, beispielsweise bei Ausfall des Drehmomentsensors 10, Anwendung finden kann. Besonders bei diesem Verfahren ist, dass die Getriebesteuerung 7 im Rahmen eines vorhergehenden Auslegens des jeweiligen Ganges einen Drehmomentwert T_mess,i ermittelt hat, welcher zur Berechnung des letztendlichen Ist-Drehmoments T_Ist‘ und im Folgenden zur Regelung eines Auslegens des jeweiligen Ganges herangezogen wird.
Hierzu wurde Im Rahmen eines vorgezogenen Ablaufs 11 bei einem früheren Gangauslegen zunächst in einem Schritt S11 eine Anforderung eines Gangwechsels vorgegeben und im Folgenden in einem Schritt S12 das Motormoment T_Mot der Antriebsmaschine AM entsprechend einer Rampenfunktion reduziert, wie dies beispielhaft in dem Diagramm in 6 zu erkennen ist. In einem hierauf folgenden Schritt S13 wurde dann eine sehr frühe Ansteuerung der jeweils zu öffnenden Klauenkupplung vorgenommen und kontinuierlich überwacht, wann diese sich in ihre Neutralstellung bewegt. Wird dieser Zustand erfasst, so wird in einem folgende Schritt S14 der zugehörige Wert für das Drehmoment T_mess,i der Antriebsmaschine AM erfasst, wobei hierbei zusätzlich eine Zuordnung zu dem jeweils auszulegenden Gang i hergestellt und ein jeweils aktueller Lenkradius r_lenk miteinbezogen wird.
Ist im Folgenden dann in einem Schritt S15 einer Anforderung eines Gangwechsels erfolgt und wiederum der Gang i bei gleichem oder ähnlichem Lenkradius r_lenk auszulegen, so wird zunächst in einem Schritt S16 das aktuelle Motormoment T_Mot der Antriebsmaschine AM abgefragt. Im Folgenden wird dann in Schritt S17 das Ist-Drehmoment T_Ist‘ ermittelt, indem eine Differenz aus dem aktuellen Motormoment T_Mot und dem im Vorfeld erfasste Drehmomentwert T_mess,i gebildet wird, wobei hierbei wiederum ein fest vorgegebener Offsetwert T_x eingerechnet wird.
In einem Schritt S18 ermittelt die Getriebesteuerung 7 dann unter Einbeziehung des in Schritt S17 errechneten Wertes T_Ist‘, sowie bekannter Parameter der jeweiligen Klauenkupplung 2 oder 3 zunächst eine bei T_Ist‘ in der Klauenkupplung 2 oder 3 vorherrschende Reibkraft F_R(T_Ist‘). Diese Reibkraft F_R(T_Ist‘) wird dann in Relation zu einer durch die jeweilige Betätigungseinrichtung aufbringbare Betätigungskraft F_Betät gesetzt. Ist die Reibkraft F_R(T_Ist‘) hierbei größer oder gleich der Betätigungskraft F_Betät, so wird vor Schritt S16 zurückgegangen und wiederum die Schritte S16 und S17 durchlaufen. Ist die Reibkraft F_R(T_Ist‘) hingegen kleiner, so wird in einem Schritt S19 eine Ansteuerung der jeweiligen Betätigungseinrichtung der Klauenkupplung 2 oder 3 vorgenommen und diese im Folgenden geöffnet.
Mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Durchführen eines Gangwechsels bei einem automatisierten Kraftfahrzeuggetriebe kann ein Auslegen eines aktuellen Ganges in einem kurzen Zeitintervall und bei geringer Belastung einer zugehörigen Betätigungseinrichtung vollzogen werden.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeuggetriebe
2: Klauenkupplung
3: Klauenkupplung
4: Sperrsynchronisation
5: Sperrsynchronisation
6: Gehäuse
7: Getriebesteuerung
8: Datenbussystem
9: Motorsteuergerät
10: Drehmomentsensor
11: Ablauf
AM: Antriebsmaschine
AN: Antriebsseite
AB: Abtriebsseite
TK: Trennkupplung
HG: Hauptgruppe
SG: Splitgruppe
BG: Bereichsgruppe
T_Ist: erfasstes Ist-Drehmoment
T_Mot: Motormoment
T_Ist‘: Ist-Drehmoment
T_X: Offsetwert
T_Verl: Verlustmomente
T_Schub: Schubmoment
T_mess,i: ermittelter Drehmomentwert
F_R: Reibkraft
F_Betät: Betätigungskraft
i: Gang
r_lenk: Lenkradius
S1 bis S19: Einzelschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19845604 C1 [0004, 0011]

Claims

Verfahren zur Regelung eines Gangwechsels bei einem automatisierten Kraftfahrzeuggetriebe (1; 1‘), wobei ein Motormoment (T_Mot) einer dem Kraftfahrzeuggetriebe (1; 1‘) in einem Antriebsstrang vorgeschalteten Antriebsmaschine (AM) reduziert und ein formschlüssiges Schaltelement des Kraftfahrzeuggetriebes (1; 1‘) über eine Getriebesteuerung (7) angesteuert wird, um es zu öffnen und damit einen aktuell geschalteten Gang auszulegen, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement erst angesteuert wird, sobald durch die Getriebesteuerung (7) ein Ist-Drehmoment (T_Ist‘) im Antriebsstrang ermittelt oder erfasst wird, bei welchem eine dem Öffnen entgegenwirkende Reibkraft (F_R) im Schaltelement kleiner als eine zum Öffnen aufbringbare Betätigungskraft (F_Betät) wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Getriebesteuerung (7) über einen getriebeseitigen Drehmomentsensor (10) das Ist-Drehmoment (T_Ist‘) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebesteuerung (7) ein aktuelles Motormoment (T_Mot) der Antriebsmaschine (AM), Verlustmomente (T_Verl) von aktuell betriebenen Verbrauchern der Antriebsmaschine (AM) und ein aktuelles Schubmoment (T_Schub) eines das Kraftfahrzeuggetriebe (1‘) aufweisenden Kraftfahrzeuges übermittelt werden, wobei das Ist-Drehmoment (T_Ist‘) durch Bilden einer Differenz aus dem Motormoment (T_Mot) und aus einer Summe aus Verlustmomenten (T_Verl) und Schubmoment (T_Schub) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorfeld bei einem vorhergehenden Öffnen des Schaltelements durch die Getriebesteuerung (7) ein Drehmomentwert (T_mess,i) der Antriebsmaschine (AM) erfasst wurde, bei welchem ein Öffnen des Schaltelements erfolgt, wobei das Ist-Drehmoment (T_Ist‘) im Folgenden durch Bilden einer Differenz aus einem aktuellen Motormoment (T_Mot) und diesem vormals erfassten Drehmomentwert (T_mess,i) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vormals erfasste Drehmomentwert (T_mess,i) in Abhängigkeit eines Lenkradius (r_lenk) gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vormals erfasste Drehmomentwert (T_mess,i) in Abhängigkeit des jeweils auszulegenden Ganges (i) gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ermittlung oder Erfassung des Ist-Drehmoments (T_Ist‘) ein Offsetwert (T_X) eingerechnet wird.
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein automatisiertes Kraftfahrzeuggetriebe (1; 1‘), bei welchem ein Gangwechsel entsprechend einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchführbar ist.
Computerprogrammprodukt eines Kraftfahrzeuggetriebes (1; 1‘) eines Antriebsstrangs nach Anspruch 8, welcher nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 betreibbar ist, wobei eine Routine zum Durchführen eines Gangwechsels bei dem Kraftfahrzeuggetriebe (1; 1‘) durch entsprechende in einer Software hinterlegte Steuerungsbefehle umgesetzt ist.
Datenträger mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 9.