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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Schaltgetriebes, das eine über eine Trennkupplung mit der Triebwelle eines Antriebsmotors verbindbare Eingangswelle, mindestens eine Vorgelegewelle und eine mit einem Achs- oder Verteilergetriebe in Triebverbindung stehende Ausgangswelle umfasst, und bei dem die Eingangswelle über mindestens zwei mittels reibsynchronisierter Schaltkupplungen schaltbare Stirnradstufen mit der Vorgelegewelle sowie die Vorgelegewelle über mehrere mittels reibsynchronisierter Schaltkupplungen schaltbare Stirnradstufen mit der Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar ist, wobei ein Gangwechsel von einem als Windungsgang geschalteten Lastgang in einen als Windungsgang geschalteten Zielgang durchgeführt wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Schaltvorrichtung eines derartigen automatisierten Schaltgetriebes, mit der ein Gangwechsel von einem als Windungsgang geschalteten Lastgang in einen als Windungsgang geschalteten Zielgang gemäß dem vorzustellenden Verfahren möglich ist.
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Schaltgetriebe, bei denen zumindest einige Gänge als Windungsgänge geschaltet werden, können als Gruppengetriebe oder als Vorgelegegetriebe mit integrierten Windungsgängen ausgebildet sein. Bei einem Windungsgang verläuft der Kraftfluss von einer Eingangswelle in eine Ausgangswelle bekanntlich über mehrere Stirnradstufen und über mindestens eine weitere Getriebewelle, die achsparallel zu der Eingangswelle und zu der Ausgangswelle angeordnet ist. Durch eine dadurch mögliche Mehrfachnutzung einiger Stirnradstufen für bestimmte Gänge kann die Anzahl der insgesamt verfügbaren Gänge des betreffenden Schaltgetriebes unter Vermeidung weiterer Stirnradstufen erhöht werden.
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So ist beispielsweise ein in Vorgelegebauweise ausgeführtes Gruppengetriebe bekannt, bei dem einem mehrstufigen Hauptgetriebe eine zweistufige Splitgruppe vorgeschaltet ist. Mit Ausnahme eines möglichen Direktgangs werden die Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes durch schaltbare Stirnradstufen gebildet, die zwischen mindestens einer Vorgelegewelle und einer Haupt- oder Ausgangswelle angeordnet sind.
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Die Übersetzungsstufen der Splitgruppe sind durch schaltbare, als Eingangskonstante des Hauptgetriebes wirksame Stirnradstufen gebildet, die zwischen einer Eingangswelle und der mindestens einen Vorgelegewelle angeordnet sind. Dadurch, dass die Spreizung der Splitgruppe in etwa der Hälfte des mittleren Übersetzungssprungs der Stirnradstufen des Hauptgetriebes entspricht, ergibt sich durch die zwei schaltbaren Eingangskonstanten gegenüber einem Hauptgetriebe mit nur einer festen Eingangskonstanten eine Verdoppelung der Gänge und eine Halbierung der Übersetzungssprünge zwischen den Gängen.
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In der
DE 43 05 762 A1 sind ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines derartigen, mit reibsynchronisierten Schaltkupplungen versehenen Gruppengetriebes sowie eine entsprechende Schaltvorrichtung beschrieben. Das betreffende Gruppengetriebe ist teilautomatisiert ausgebildet, wobei das Hauptgetriebe manuell über einen Handschalthebel schaltbar ist, und die diesem vorgeschaltete Splitgruppe automatisiert schaltbar ist. Das bekannte Verfahren sieht vor, dass bei einem Gangwechsel, bei dem zumindest eine Umschaltung zwischen zwei Stirnradstufen des Hauptgetriebes vorgesehen ist, zunächst die im Lastgang lastführende Eingangskonstante der Splitgruppe ausgelegt wird, dann die Umschaltung des Hauptgetriebes von einer im Lastgang lastführenden Stirnradstufe in eine im Zielgang lastführende Stirnradstufe erfolgt, bevor die im Zielgang lastführende Eingangskonstante der Splitgruppe eingelegt wird. Die Eingangskonstante der Splitgruppe wird auch dann ausgelegt, wenn der Gangwechsel keine Umschaltung zwischen den Eingangskonstanten der Splitgruppe erfordert. In diesem Fall wird in der Splitgruppe nach der Umschaltung des Hauptgetriebes wieder dieselbe Eingangskonstante eingelegt. Durch den Schaltungsablauf wird bei der Umschaltung des Hauptgetriebes das Massenträgheitsmoment reduziert, das von den Reibelementen der Schaltkupplung der im Zielgang lastführenden Stirnradstufe zu synchronisieren ist. Hierdurch wird die zur Synchronisierung des Hauptgetriebes erforderliche Schaltkraft und somit auch der Verschleiß an den Reibelementen der Schaltkupplungen des Hauptgetriebes reduziert. Aufgrund des seriellen Schaltungsablaufs weist ein derart gesteuerter Gangwechsel aber eine relativ lange Schaltdauer mit einer entsprechend langen Zugkraftunterbrechung auf.
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In der
DE 10 2010 043 564 A1 ist eine Schaltvorrichtung eines ähnlich aufgebauten Schaltgetriebes beschrieben, die einen in mehreren Schaltgassen und einer diese verbindenden Wählgasse einer Schaltkonsole geführten Handschalthebel umfasst. Die jeweilige Wähl- und Schaltposition des Handschalthebels wird sensorisch erfasst und an ein Getriebesteuergerät übertragen, von dem Schaltaktuatoren zum Ein- und Ausrücken der Schaltkupplungen des Schaltgetriebes angesteuert werden. Es handelt sich somit um eine sogenannte shift-by-wire-Schaltvorrichtung, bei der die Schaltungen manuell ausgelöst, jedoch mittels Schaltaktuatoren automatisiert durchgeführt werden. In Verbindung mit einer entsprechenden Anordnung von Positionssensoren innerhalb der Schaltkonsole bewirkt diese bekannte Schaltvorrichtung, dass die Schaltung, also das Ein- und Ausrücken der betreffenden Schaltkupplung, der jeweils gemeinsamen Stirnradstufe einer Schaltgasse beim Erreichen und Verlassen der betreffenden Schaltgasse innerhalb der Wählgasse ausgelöst wird, und dass die Schaltung einer der beiden unterschiedlichen Stirnradstufen einer Schaltgasse beim Erreichen und Verlassen der jeweiligen Schaltposition innerhalb der betreffenden Schaltgasse ausgelöst wird. Somit erfolgt bei dieser Schaltvorrichtung das Ein- und Auslegen der gemeinsamen Stirnradstufe und einer der beiden unterschiedlichen Stirnradstufen einer Schaltgasse ebenfalls seriell, was mit einer relativ langen Schaltdauer sowie einer entsprechend langen Zugkraftunterbrechung verbunden ist. Bei einem Gangwechsel innerhalb einer Schaltgasse erfolgt bei dieser Schaltvorrichtung jedoch nur eine Umschaltung zwischen den unterschiedlichen Stirnradstufen, wogegen die gemeinsame Stirnradstufe eingelegt bleibt.
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Die vorgenannten Verfahren zur Schaltsteuerung eines in Windungsbauweise ausgeführten Schaltgetriebes sowie die zugeordneten Schaltvorrichtungen kommen bevorzugt bei Nutzfahrzeugen zur Anwendung, bei denen die damit verbundenen etwas erhöhten Schaltzeiten sowie kleinere Komforteinbußen akzeptabel sind. Bei einer Anwendung eines derartigen automatisierten Schaltgetriebes in einem Personenkraftfahrzeug wird ein serieller Schaltungsablauf mit entsprechend langer Schaltdauer und Zugkraftunterbrechung jedoch als nicht akzeptabel angesehen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schaltsteuerung sowie eine Schaltvorrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes der eingangs genannten Bauart anzugeben, mit denen ein Gangwechsel von einem als Windungsgang geschalteten Lastgang in einen als Windungsgang geschalteten Zielgang schneller und komfortabler als bisher möglich durchgeführt werden kann.
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Die verfahrensbezogene Aufgabe ist in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Ausrücken der Schaltkupplungen der im Lastgang lastführenden Stirnradstufen zeitlich parallel erfolgt, indem zugeordnete Schaltaktuatoren gleichzeitig angesteuert und betätigt werden, um die betreffenden Schaltkupplungen jeweils mit einer definierten Schaltkraft auszurücken, und dass das Synchronisieren sowie Einrücken der Schaltkupplungen der im Zielgang lastführenden Stirnradstufen ebenfalls zeitlich parallel erfolgt, indem zugeordnete Schaltaktuatoren zunächst gleichzeitig angesteuert und betätigt werden, um die betreffenden Schaltkupplungen jeweils mit einer definierten Schaltkraft zu synchronisieren, und indem dann, wenn an den Schaltkupplungen des Zielgangs Synchronlauf (∆n = 0) vorliegt, die zugeordneten Schaltaktuatoren gleichzeitig angesteuert und betätigt werden, um die betreffenden Schaltkupplungen jeweils mit einer definierten, gegenüber der Synchronisierung erhöhten Schaltkraft einzurücken.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der verfahrensbezogenen Unteransprüche.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird von einem automatisierten Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs ausgegangen, das eine über eine Trennkupplung mit der Triebwelle eines Antriebsmotors verbindbare Eingangswelle, mindestens eine Vorgelegewelle und eine mit einem Achs- oder Verteilergetriebe in Triebverbindung stehende Ausgangswelle aufweist. Die Eingangswelle des Schaltgetriebes ist über mindestens zwei mittels reibsynchronisierter Schaltkupplungen schaltbare Stirnradstufen mit der Vorgelegewelle und die Vorgelegewelle über mehrere mittels reibsynchronisierter Schaltkupplungen schaltbare Stirnradstufen mit der Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar.
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Um einen Gangwechsel von einem als Windungsgang geschalteten Lastgang (zum Beispiel dem zweiten Gang) in einen als Windungsgang geschalteten Zielgang (zum Beispiel dem dritten Gang) möglichst schnell und komfortabel durchzuführen, sieht das Verfahren vor, dass sowohl das Ausrücken der Schaltkupplungen der im Lastgang lastführenden Stirnradstufen als auch das Synchronisieren und Einrücken der Schaltkupplungen der im Zielgang lastführenden Stirnradstufen jeweils zeitlich parallel erfolgt, indem die zugeordneten Schaltaktuatoren jeweils gleichzeitig in der vorgenannten Weise angesteuert und betätigt werden.
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Durch das gleichzeitige Ein- und Ausrücken der betreffenden Schaltkupplungen erfolgt der Gangwechsel in etwa so schnell wie bei einem konventionellen Schaltgetriebe, bei dem bei einem Gangwechsel nur eine Schaltkupplung ausgerückt sowie nur eine Schaltkupplung synchronisiert und eingerückt werden muss. Ebenso ergibt sich dadurch während des Schaltungsablaufs auch eine entsprechend kurze Zugkraftunterbrechung. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuerte Gangwechsel ist somit im Gegensatz zu den bislang bekannten Verfahren geeignet, in Verbindung mit einer entsprechend ausgebildeten Schaltvorrichtung in einem Personenkraftfahrzeug eingesetzt zu werden.
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In Abwandlung des vorgenannten Schaltungsablaufs kann gemäß der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Schaltkupplung einer Stirnradstufe, welche sowohl im Lastgang als auch im Zielgang lastführend ist, während des Gangwechsels eingerückt bleibt. In diesem Fall wird also das Ein- und Ausrücken ein und derselben Schaltkupplung unterlassen und damit eine mögliche Verzögerung des Schaltungsablaufs vermieden.
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Bei dem gemäß der Erfindung gesteuerten Schaltungsablauf werden die für den Gangwechsel anzusteuernden Schaltaktuatoren und deren Schaltrichtung bevorzugt dadurch bestimmt, dass die Schaltpositionen derjenigen Schaltaktuatoren, die den im Lastgang eingerückten Schaltkupplungen zugeordnet sind, mittels zugeordneter Positionssensoren erfasst werden, und dass die Schaltpositionen derjenigen Schaltaktuatoren, die den im Zielgang eingerückten Schaltkupplungen zugeordnet sind, aus dem vorgegebenen Zielgang und der Kinematik der Schaltvorrichtung des Schaltgetriebes ermittelt werden.
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Die Drehzahldifferenzen und das Vorliegen von Synchronlauf an den für das Einlegen des Zielgangs einzurückenden Schaltkupplungen werden bei dem gemäß der Erfindung gesteuerten Schaltungsablauf vorzugsweise mittels zugeordneter Drehzahlsensoren erfasst, die an denjenigen Getriebewellen angeordnet sind, die durch die im Zielgang lastführenden Stirnradstufen miteinander in Triebverbindung bringbar sind.
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Um bei einem Gangwechsel von einem als Windungsgang geschalteten Lastgang (zum Beispiel dem zweiten Gang) in einen als Windungsgang geschalteten Zielgang (zum Beispiel dem dritten Gang) das gleichzeitige Ein- und Ausrücken der diesbezüglichen Schaltkupplungen zu ermöglichen, ist jeweils eine unabhängige Betätigung der auszurückenden und einzurückenden Schaltkupplungen erforderlich. Bei einer Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung ist dies in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs mit vertretbarem apparativen Aufwand dadurch erreichbar, dass die Schaltkupplungen der zwischen der Eingangswelle und der Vorgelegewelle angeordneten Stirnradstufen sowie die Schaltkupplungen der zwischen der Vorgelegewelle und der Ausgangswelle angeordneten Stirnradstufen jeweils für sich paarweise in Doppelschaltelementen zusammengefasst sind, die jeweils durch einen zugeordneten Schaltaktuator betätigbar sind. Somit sind für sechs Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang nur drei Schaltaktuatoren erforderlich.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Schaltvorrichtung sind in den zugeordneten vorrichtungsbezogenen Unteransprüchen angegeben.
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Beim gleichzeitigen Synchronisieren von zwei Schaltkupplungen arbeiten die betreffenden Reibsynchronisierungen teilweise gegeneinander, was bei einer Ausführung der Schaltkupplungen mit einer Sperrverzahnung der Reibelemente zur Sperrung einer an sich schon synchronisierten Schaltkupplung führen kann. Neben einer Verlängerung der Schaltdauer hat dies auch Schaltgeräusche und einen erhöhten Verschleiß an den Reibelementen sowie an den Sperrverzahnungen zur Folge. Daher ist bei der Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung bevorzugt vorgesehen, dass zumindest einige der Schaltkupplungen der Stirnradstufen jeweils mit einer form- und/oder kraftschlüssig wirksamen Synchronschaltsperre versehen sind, die keine Sperrverzahnung der Reibelemente umfasst. Entsprechende Schaltkupplungen sind bereits aus der
DE 10 2005 025 569 A1 und der
DE 10 2007 010 307 B3 bekannt.
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Zur Erfassung der jeweiligen Schaltposition der Schaltkupplungen ist bei der Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung vorzugsweise vorgesehen, dass an dem Betätigungselement, wie Schaltmuffe, jedes Doppelschaltelementes oder an jedem Schaltaktuator oder an jedem ein Betätigungselement mit einem Schaltaktuator verbindenden Übertragungselement, wie Schaltstange, ein über eine Sensorleitung mit einem Getriebesteuergerät in Verbindung stehender Positionssensor angeordnet ist.
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Zur Erfassung der Drehzahldifferenzen und des Vorliegens von Synchronlauf an den für das Einlegen des jeweiligen Zielgangs einzurückenden Schaltkupplungen ist bei der Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung bevorzugt vorgesehen, dass an allen Getriebewellen, zwischen denen schaltbare Stirnradstufen angeordnet sind, jeweils ein über eine Sensorleitung mit dem Getriebesteuergerät in Verbindung stehender Drehzahlsensor angeordnet ist.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt
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1 einen schematischen Ablaufplan hinsichtlich des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Schaltsteuerung eines automatisierten Schaltgetriebes,
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2 ein in einem Längsmittelschnitt dargestelltes automatisiertes Schaltgetriebe mit einer schematisch dargestellten Schaltvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß 1,
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3 das Schaltgetriebe gemäß 2 in einer vereinfachten schematischen Ansicht, und
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4 das Schaltschema des Schaltgetriebes gemäß den 2 und 3 in Form einer Schalttabelle.
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Ein zur Erläuterung des Verfahrens und der Steuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung beispielhaft verwendeten automatisierten Schaltgetriebes 1 ist in 2 in einem Längsmittelschnitt und in 3 in einer schematischen Ansicht dargestellt.
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Das Schaltgetriebe 1 verfügt über eine Eingangswelle 4, eine Vorgelegewelle 5 und eine Ausgangswelle 6. Die Eingangswelle 4 ist antriebsseitig über eine bevorzugt automatisierte Trennkupplung K mit der Triebwelle 3 eines nicht näher dargestellten Antriebsmotors verbindbar. Die Ausgangswelle 6 ist axial benachbart sowie koaxial zu der Eingangswelle 4 angeordnet und steht abtriebsseitig in nicht dargestellter Weise mit einem Achs- oder Verteilergetriebe in Triebverbindung. Die Vorgelegewelle 5 ist achsparallel zu der Eingangswelle 4 und zur Ausgangswelle 6 angeordnet sowie mit diesen zur Schaltung von sechs Vorwärts-Gängen G1–G6 und einem Rückwärtsgang R über jeweils eine von mehreren schaltbaren Stirnradstufen E1, E2; A1, A2, A3, AR in Triebverbindung bringbar.
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Die Eingangswelle 4 ist über zwei Eingangs-Stirnradstufen E1, E2, die jeweils ein drehfest auf der Vorgelegewelle 5 befestigtes Festrad und ein drehbar auf der Eingangswelle 4 oder der Ausgangswelle 5 gelagertes und über eine zugeordnete Schaltkupplung A, B drehfest mit der Eingangswelle 4 verbindbares Losrad umfassen, mit zwei unterschiedlichen Übersetzungen mit der Vorgelegewelle 5 in Triebverbindung bringbar. Die Vorgelegewelle 5 ist über vier Ausgangs-Stirnradstufen A1, A2, A3, AR, welche jeweils ein drehfest auf der Vorgelegewelle 5 befestigtes Festrad und ein drehbar auf der Ausgangswelle 6 gelagertes sowie über eine zugeordnete Schaltkupplung C, D, E, F drehfest mit der Ausgangswelle 6 verbindbares Losrad umfassen, mit vier unterschiedlichen Übersetzungen mit der Ausgangswelle 6 in Triebverbindung bringbar.
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Die Stirnradstufe AR ist als eine Umkehr-Stirnradstufe ausgebildet und weist zur Drehrichtungsumkehr ein Zwischenrad auf. Das Losrad der Stirnradstufe E1/A3 ist über die Schaltkupplung B drehfest mit der Eingangswelle 4 und über die Schaltkupplung C drehfest mit der Ausgangswelle 6 verbindbar. Somit ist die Stirnradstufe E1/A3 in Verbindung mit den Ausgangs-Stirnradstufen A1, A2, AR als Eingangs-Stirnradstufe E1 und in Verbindung mit der Eingangs-Stirnradstufe E2 als Ausgangs-Stirnradstufe A3 wirksam. Durch das Einrücken der Schaltkupplungen B und C ist zudem ein Direktgang schaltbar, bei dem die Eingangswelle 4 unmittelbar drehfest mit der Ausgangswelle 6 verbunden ist.
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Die Schaltkupplungen A und B der Eingangs-Stirnradstufen E1 und E2 sind in einem Doppelschaltelement S1 zusammengefasst. Die Schaltkupplungen C und D sowie E und F der Ausgangs-Stirnradstufen A2 und A3 bzw. A1 und AR sind jeweils ebenfalls in einem Doppelschaltelement S2 bzw. S3 zusammengefasst. Hierdurch sind die Eingangs-Stirnradstufen und die Ausgangs-Stirnradstufen unabhängig voneinander schaltbar, so dass bei einem Gangwechsel von einem als Windungsgang geschalteten Lastgang in einen als Windungsgang geschalteten Zielgang das gleichzeitige Ein- und Ausrücken der betreffenden Schaltkupplungen (A, B; C, D, E, F) möglich ist.
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Die zur Schaltung der Gänge G1–G6, R jeweils einzurückenden Schaltkupplungen A–F sind der Schalttabelle von 4 zu entnehmen, in welcher der eingerückte Zustand der Schaltkupplungen A–F jeweils mit einem Kreuz angegeben ist. Demzufolge verläuft der Kraftfluss im ersten Gang G1 bei eingerückten Schaltkupplungen B und F von der Eingangswelle 4 über die erste Eingangs-Stirnradstufe E1 in die Vorgelegewelle 5 und von dort über die erste Ausgangs-Stirnradstufe A1 in die Ausgangswelle 6. Im zweiten Gang G2 erfolgt der Kraftfluss bei eingerückten Schaltkupplungen A und F von der Eingangswelle 4 über die zweite Eingangs-Stirnradstufe E2 in die Vorgelegewelle 5 und von dort über die erste Ausgangs-Stirnradstufe A1 in die Ausgangswelle 6. Bei einem Gangwechsel von dem ersten Gang G1 in den zweiten Gang G2 ist somit nur eine Umschaltung zwischen den beiden Eingangs-Stirnradstufen E1, E2 bzw. der Schaltkupplungen A, B erforderlich.
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Im dritten Gang G3 verläuft der Kraftfluss bei eingerückten Schaltkupplungen B und D von der Eingangswelle 4 über die erste Eingangs-Stirnradstufe E1 in die Vorgelegewelle 5 und von dort über die zweite Ausgangs-Stirnradstufe A2 in die Ausgangswelle 6. Bei einem Gangwechsel von dem zweiten Gang G2 in den dritten Gang G3 ist somit eine Umschaltung zwischen den beiden Eingangs-Stirnradstufen E1, E2 bzw. der Schaltkupplungen A, B und den Ausgangs-Stirnradstufen A1, A2 bzw. der Schaltkupplungen D, F erforderlich. In dem als Direktgang wirksamen vierten Gang G4 erfolgt der Kraftfluss bei eingerückten Schaltkupplungen B und C von der Eingangswelle 4 unmittelbar in die Ausgangswelle 6. Bei einem Gangwechsel von dem dritten Gang G3 in den vierten Gang G4 ist somit nur eine Umschaltung zwischen den beiden Ausgangs- Stirnradstufen A2, A3 bzw. der Schaltkupplungen C, D erforderlich.
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Im fünften Gang G5 verläuft der Kraftfluss bei eingerückten Schaltkupplungen A und D von der Eingangswelle 4 über die zweite Eingangs-Stirnradstufe E2 in die Vorgelegewelle 5 und von dort über die zweite Ausgangs-Stirnradstufe A2 in die Ausgangswelle 6. Bei einem Gangwechsel von dem vierten Gang G4 in den fünften Gang G5 ist somit eine Umschaltung zwischen den beiden Eingangs-Stirnradstufen E1, E2 bzw. der Schaltkupplungen A, B und den Ausgangs-Stirnradstufen A2, A3 bzw. der Schaltkupplungen C, D erforderlich. Im sechsten Gang G6 erfolgt der Kraftfluss bei eingerückten Schaltkupplungen A und C von der Eingangswelle 4 über die zweite Eingangs-Stirnradstufe E2 in die Vorgelegewelle 5 und von dort über die dritte Ausgangs-Stirnradstufe A3 in die Ausgangswelle 6. Bei einem Gangwechsel von dem fünften Gang G5 in den sechsten Gang G5 ist somit nur eine Umschaltung zwischen den beiden Ausgangs- Stirnradstufen A2, A3 bzw. der Schaltkupplungen C, D erforderlich.
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Im Rückwärtsgang R verläuft der Kraftfluss bei eingerückten Schaltkupplungen B und E von der Eingangswelle 4 über die erste Eingangs-Stirnradstufe E1 in die Vorgelegewelle 5 und von dort über die Umkehr-Stirnradstufe AR in die Ausgangswelle 6. Ein möglicher weiterer Rückwärtsgang, der über die zweite Eingangs-Stirnradstufe E2 schaltbar ist, wird vorliegend nicht genutzt.
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In 2 ist zusätzlich zu dem Schaltgetriebe 1 auch eine gemäß der Erfindung ausgebildete Schaltvorrichtung 2 abgebildet, die außer den in Doppelschaltelementen S1, S2, S3 zusammengefassten Schaltkupplungen A–F auch ein Getriebesteuergerät 7, einen Kupplungsaktuator 10, drei Schaltaktuatoren 12, 14, 16, einen Schalthebelsensor 8, einen Kupplungssensor 11, drei Schaltsensoren 18, 19, 20 sowie drei Drehzahlsensoren 21, 22, 23 umfasst. Die genannten Aktuatoren 10, 12, 14, 16, bei denen es sich um elektronisch ansteuerbare hydraulische oder pneumatische Stellzylinder oder elektromotorische Antriebe handeln kann, stehen über Steuerleitungen mit dem Getriebesteuergerät 7 in Verbindung. Die genannten Sensoren 8, 11, 18 bis 23 stehen über Sensorleitungen mit dem Getriebesteuergerät 7 in Verbindung.
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Mittels des Schalthebelsensors 8 wird die Position und/oder die Schenkbewegung eines in einer Schaltkonsole 9 beweglich gelagerten Schalthebels erfasst, durch die ein Gangwechsel ausgelöst werden kann. Mittels des Kupplungsaktuators 10 kann die zwischen der Eingangswelle 4 und der Triebwelle 3 des Antriebsmotors angeordnete Trennkupplung K geöffnet werden, deren Öffnungsgrad über den Kupplungssensor 11 erfasst wird. Jedem als Schaltmuffe ausgebildeten Betätigungselement eines Doppelschaltelementes S1, S2, S3 ist ein Schaltaktuator 12, 14, 16 zugeordnet, der mit dem jeweiligen Betätigungselement über ein jeweils als Schaltstange 13, 15, 17 ausgebildetes Übertragungselement in Antriebsverbindung steht. Zur Erfassung der aktuellen Schaltposition der Schaltkupplungen A–F bzw. der Doppelschaltelement S1, S2, S3 ist an jeder Schaltstange 13, 15, 17 ein als Positions- oder Wegsensor ausgebildeter Schaltsensor 18, 19, 20 angeordnet. Zur Erfassung der Drehzahldifferenzen ∆n und des Vorliegens von Synchronlauf (∆n = 0) an den für das Einlegen des jeweiligen Zielgangs G1–G6, R einzurückenden Schaltkupplungen A–F ist an allen Getriebewellen 4, 5, 6, zwischen denen die schaltbaren Stirnradstufen E1, E2, A1, A2, A3, AR angeordnet sind, jeweils ein Drehzahlsensor 21, 22, 23 angeordnet.
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Nachfolgend wird nun das Verfahren gemäß der Erfindung zur Schaltsteuerung eines derartigen automatisierten Schaltgetriebes 1 anhand des in 1 abgebildeten Ablaufplans erläutert, der auch die ansteuerbaren Aktuatoren 10, 12, 14, 16 sowie die verwendeten Sensoren 8, 11, 18–23 enthält.
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Nach dem Eingang eines von dem Schalthebelsensor 8 ausgehenden Schaltsignals in dem Getriebesteuergerät 7 wird zunächst der Zielgang bestimmt. Danach wird der Kupplungsaktuator 10 zum Öffnen der Trennkupplung K angesteuert. Nach Ablauf einer für das Öffnen der Trennkupplung K festgelegten Zeitspanne ∆t wird anhand des Positions- oder Wegsignals des Kupplungssensors 11 geprüft, ob die Trennkupplung K vollständig geöffnet ist. Falls dies nicht der Fall ist, wird die Schaltung abgebrochen und eine entsprechende Meldung an eine Ausgabeeinheit 24 gesendet. Bei der Ausgabeeinheit 24 kann es sich beispielsweise um ein im Blickfeld des Fahrers angeordnetes Display handeln, in dem eine entsprechende Meldung im Klartext angezeigt wird. Möglich ist aber auch die Ausgabe einer akustischen Meldung über das Audiosystem des Kraftfahrzeugs. Einfachere Ausgabeformen einer Warnung sind das Aufleuchten einer Warnleuchte und das Aussenden eines Warntons.
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Sofern die Trennkupplung K aber rechtzeitig geöffnet wurde, wird zunächst anhand der Positionssignale der Schaltsensoren 18, 19, 20 der noch eingelegte Lastgang ermittelt. Dieser sollte zwar aus der letzten Schaltung noch bekannt sein, wird aber zur Sicherheit an dieser Stelle überprüft. Aus dem Lastgang (z.B. zweiter Gang G2) und der Schaltstellung der Doppelschaltelemente S1, S2, S3 werden nun die auszurückenden Schaltkupplungen (beispielsweise A und F) ermittelt. Danach werden die betreffenden Schaltaktuatoren (beispielsweise 12 und 16) derart angesteuert und betätigt, dass die betreffenden Schaltkupplungen (beispielsweise A und F) jeweils mit einer definierten Schaltkraft gleichzeitig ausgerückt werden.
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Parallel dazu werden aus dem Zielgang (beispielsweise dritter Gang G3) und der Schaltstellung der Doppelschaltelemente S1, S2, S3 die einzurückenden Schaltkupplungen (beispielsweise B und D) ermittelt. Danach werden die betreffenden Schaltaktuatoren (beispielsweise 12 und 14) derart angesteuert und betätigt, dass die betreffenden Schaltkupplungen (beispielsweise B und D) jeweils mit einer definierten Schaltkraft gleichzeitig synchronisiert werden. Mittels der Drehzahlsignale der Drehzahlsensoren 21, 22, 23 wird nun die jeweilige Drehzahldifferenz ∆n an den betreffenden Schaltkupplungen (beispielsweise B und D) ermittelt. Anschließend wird geprüft, ob Synchronlauf vorliegt, also die Differenzdrehzahl ∆n an den Schaltkupplungen (beispielsweise B und D) gleich Null oder annähernd Null beträgt. Wenn dies nicht der Fall ist, wird vor das Synchronisieren zurück verzweigt, also die zugeordneten Schaltaktuatoren (beispielsweise 12 und 14) werden weiter auf der für das Synchronisieren vorgesehenen Schaltkraft gehalten.
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Wenn dann an allen betroffenen Schaltkupplungen (beispielsweise B und D) Synchronlauf (∆n = 0) vorliegt, werden die betreffenden Schaltaktuatoren (beispielsweise 12 und 14) derart angesteuert und betätigt, dass die betreffenden Schaltkupplungen (beispielsweise B und D) jeweils mit einer definierten, gegenüber der Synchronisierung erhöhten Schaltkraft gleichzeitig eingerückt werden. Anschließend wird der Kupplungsaktuator 10 zum Schließen der Trennkupplung K angesteuert und betätigt, womit der Schaltvorgang beendet ist.
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Gegenüber einem seriellen Schaltungsablauf läuft der gemäß der Erfindung gesteuerte Schaltvorgang schneller sowie komfortabler ab, so dass dieser in Verbindung mit einer entsprechenden Schaltvorrichtung 2 für den Einsatz in einem Personenkraftfahrzeug gut geeignet ist.
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Wenn ein Gangwechsel zwischen zwei Gängen, beispielsweise zwischen dem dritten Gang G3 und dem vierten Gang G4, vorgesehen ist, bei denen der Kraftfluss über ein und dieselbe Stirnradstufe bzw. dieselbe geschlossene Schaltkupplung (beispielsweise B) erfolgt, bleibt die betreffende Schaltkupplung (beispielsweise B) während des Schaltungsablaufs eingerückt. In diesem Fall wird dann nur eine Schaltkupplung (beispielsweise D) ausgerückt und nur eine Schaltkupplung (beispielsweise C) synchronisiert sowie eingerückt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltgetriebe, Windungsgetriebe
- 2
- Schaltvorrichtung
- 3
- Triebwelle
- 4
- Eingangswelle
- 5
- Vorgelegewelle
- 6
- Ausgangswelle
- 7
- Getriebesteuergerät
- 8
- Schalthebelsensor
- 9
- Schaltkonsole
- 10
- Kupplungsaktuator
- 11
- Kupplungssensor
- 12
- Erster Schaltaktuator
- 13
- Erste Schaltstange
- 14
- Zweiter Schaltaktuator
- 15
- Zweite Schaltstange
- 16
- Dritter Schaltaktuator
- 17
- Dritte Schaltstange
- 18
- Erster Schaltsensor
- 19
- Zweiter Schaltsensor
- 20
- Dritter Schaltsensor
- 21
- Erster Drehzahlsensor
- 22
- Zweiter Drehzahlsensor
- 23
- Dritter Drehzahlsensor
- 24
- Ausgabeeinheit
- A–F
- Schaltkupplungen
- A1, A2, A3
- Ausgangs-Stirnradstufen
- AR
- Ausgangs-Stirnradstufe, Umkehr-Stirnradstufe
- E1, E2
- Eingangs-Stirnradstufen
- G1–G6
- Vorwärtsgänge
- K
- Trennkupplung
- R
- Rückwärtsgang
- S1, S2, S3
- Doppelschaltelemente
- ∆n
- Drehzahldifferenz
- ∆t
- Zeitspanne
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4305762 A1 [0005]
- DE 102010043564 A1 [0006]
- DE 102005025569 A1 [0019]
- DE 102007010307 B3 [0019]
