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Die Erfindung betrifft eine Lastschaltgetriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Lastschaltgetriebevorrichtung.
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Aus der
DE 600 29 544 T2 ist bereits eine Lastschaltgetriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Getriebeeinheit, die zu einer Schaltung von zumindest einem Getriebegang vorgesehen ist, mit einer Parksperre, die dazu vorgesehen ist, in einem eingelegten Zustand einen Antriebsstrang formschlüssig zu verriegeln, und mit einer Steuereinheit, die zur Steuerung der Getriebeeinheit und der Parksperre vorgesehen ist, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Betätigung der Parksperre zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 und ein erfindungsgemäßes Verfahren entsprechend dem Anspruch 5 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Lastschaltgetriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Getriebeeinheit, die zu einer Schaltung von zumindest einem Getriebegang unter Last vorgesehen ist, mit einer Parksperre, die dazu vorgesehen ist, in einem eingelegten Zustand einen Antriebsstrang formschlüssig zu verriegeln, und mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit, die zur Steuerung und/oder Regelung der Getriebeeinheit und der Parksperre vorgesehen ist.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit nach einer Parksperrenanforderung dazu vorgesehen ist, zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs die Getriebeeinheit vor dem Einlegen der Parksperre zu verspannen. Dadurch kann das Kraftfahrzeug vor dem Einlegen der Parksperre vorteilhaft verzögert werden, wodurch die Parksperre komfortabel eingelegt werden kann, auch wenn das Einlegen der Parksperre bei rollendem Kraftfahrzeug angefordert wird. Die Getriebeeinheit kann besonders vorteilhaft genutzt werden, um das Kraftfahrzeug für ein komfortables Einlegen der Parksperre abzubremsen, wodurch das Kraftfahrzeug besonders vorteilhaft zum Stillstand gebracht werden kann. Es kann realisiert werden, dass die Parksperre stets bei Kraftfahrzeugstillstand oder bei einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit eingelegt wird, wodurch harte Einlegeschläge beim Einlegen der Parksperre vermieden werden können. Dadurch kann der Antriebsstrang entlastet werden, wodurch ein Komfort und eine Lebensdauer erhöht werden kann. Ferner können dadurch beim Einlegen der Parksperre beteiligte Bauteile schwächer dimensioniert werden, wodurch Kosten und Gewicht eingespart werden können. Es kann damit auf eine besonders einfache Art und Weise eine Betätigung der Parksperre verbessert werden. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, die Getriebeeinheit zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs zu verspannen, wenn die Parksperrenanforderung bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer Null erfolgt ist. Die Parksperrenanforderung erfolgt vorteilhaft durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, die Parksperrenanforderung zu erkennen. 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 „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgebildet, ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Getriebeeinheit zumindest zwei Schaltelemente aufweist, die zu einer Getriebeverblockung vorgesehen sind, und die Steuer- und/oder Regeleinheit nach der Parksperrenanforderung dazu vorgesehen ist, zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs die zumindest zwei Schaltelemente vor dem Einlegen der Parksperre zumindest schlupfend zu schließen. Dadurch kann das Kraftfahrzeug ohne ein Motorbremsmoment und ohne eine Nutzung einer Betriebsbremse bis zum Kraftfahrzeugstillstand verzögert werden. Vorteilhaft ist durch das zumindest teilweise Schließen der zumindest zwei zur Getriebeverblockung vorgesehenen Schaltelemente ein Kraftfluss in einem Lastschaltgetriebe überbestimmt, wodurch vorteilhaft Kraftfahrzeugantriebsräder des Kraftfahrzeugs abgebremst werden. Vorzugsweise sind die zumindest zwei Schaltelemente zur Einstellung jeweils eines Getriebegangs vorgesehen, wodurch durch die Schließung der zumindest zwei Schaltelemente zwei verschiedene Getriebegänge gleichzeitig eingelegt sind. Unter einem „Schaltelement”soll insbesondere sowohl eine Kupplung als auch eine Bremse verstanden werden. Unter einer „Kupplung” soll insbesondere ein Schaltelement verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, ihre zwei drehbar angeordneten Kopplungselemente, die in einem geöffneten Zustand unabhängig voneinander verdrehbar sind, in einem geschlossenen Zustand drehfest miteinander zu verbinden. Unter einer „Bremse” soll insbesondere ein Schaltelement verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, ihr drehbares Kopplungselement in einem geschlossenen Zustand mit ihrem feststehenden Kopplungselement zu verbinden, wobei das feststehende Kopplungselement drehfest mit einem ortsfesten Gehäuse verbunden und/oder einstückig mit dem ortsfesten Gehäuse ausgeführt sein kann. Vorzugsweise ist das ortsfeste Gehäuse als ein Getriebegehäuse ausgebildet. Vorteilhaft ist zumindest eines der Schaltelemente und besonders vorteilhaft beide Schaltelemente reibschlüssig ausgeführt. Unter einem „reibschlüssigen Schaltelement” soll insbesondere ein rein reibschlüssiges Schaltelement, beispielsweise in Form einer Lamellenkupplung oder einer Lamellenbremse, verstanden werden.
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Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Lastschaltgetriebevorrichtung zumindest ein Anfahrelement aufweist, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit nach der Parksperrenanforderung dazu vorgesehen ist, zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs vor dem Einlegen der Parksperre das zumindest eine Anfahrelement während der Getriebeverblockung zu steuern oder zu regeln. Dadurch kann das Kraftfahrzeug besonders sanft bis zum Fahrzeugstillstand oder bis zur definierten Fahrzeuggeschwindigkeit abgebremst werden, wodurch ein besonders hoher Komfort realisiert werden kann.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Lastschaltgetriebevorrichtung eine autarke Energieversorgungseinheit zur brennkraftmaschinenunabhängigen Energieversorgung zumindest der Getriebeeinheit, der Parksperre und der Steuer- und/oder Regeleinheit aufweist. Dadurch kann das Kraftfahrzeug auch bei einem Motorstillstand über die Getriebeeinheit abgebremst und die Parksperre eingelegt werden.
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Weiter wird ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Lastschaltgetriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer erfindungsgemäßen Lastschaltgetriebevorrichtung, vorgeschlagen, die eine Getriebeeinheit zu einer Schaltung von zumindest einem Getriebegang unter Last und eine Parksperre, die in einem eingelegten Zustand einen Antriebsstrang formschlüssig verriegelt, aufweist, wobei zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs die Getriebeeinheit vor dem Einlegen der Parksperre verspannt wird, wodurch eine Betätigung insbesondere hinsichtlich eines Komforts auf eine besonders einfach Art und Weise verbessert werden kann.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In der einzigen Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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1 zeigt schematisiert einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, der zum Antrieb von Kraftfahrzeugantriebsrädern 18 eine Brennkraftmaschine 19 aufweist. Der Antriebsstrang weist weiter eine Lastschaltgetriebevorrichtung 10 für das Kraftfahrzeug auf, die zur Schaltung von Getriebegängen unter Last eine Getriebeeinheit 11 aufweist. Die Getriebeeinheit 11 weist zum Anfahren ein Anfahrelement 20 und zur Bereitstellung von mehreren, lastschaltbaren Getriebegängen ein Lastschaltgetriebe 21 auf. Das Anfahrelement 20 ist entlang eines Kraftflusses zwischen der Brennkraftmaschine 19 und dem Lastschaltgetriebe 21 angeordnet. Das Lastschaltgetriebe 21 ist entlang des Kraftflusses zwischen dem Anfahrelement 20 und den Kraftfahrzeugantriebsrädern 18 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Anfahrelement 20 als eine Doppelkupplung und das Lastschaltgetriebe 21 als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet.
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Das Anfahrelement 20 weist zwei Kupplungen 14, 15 auf. Das Lastschaltgetriebe 21 weist zur Schaltung der Getriebegänge mehrere Schaltelemente auf, wobei in der 1 der Übersicht halber lediglich die zwei Schaltelemente 16, 17 dargestellt sind. Das Lastschaltgetriebe 21 ist in der 1 der Übersicht halber unvollständig dargestellt. Die Schaltelemente 16, 17 sind jeweils als eine Kupplung ausgebildet. Sie sind jeweils dazu vorgesehen, ein Zahnrad und eine Getriebewelle des Lastschaltgetriebes 21 wahlweise drehfest miteinander zu verbinden oder voneinander zu trennen. Die Schaltelemente 16, 17 sind jeweils zur Schaltung eines Getriebegangs vorgesehen. Die Schaltelemente 16, 17 sind reibschlüssig ausgebildet. Sie sind jeweils als eine Lamellenkupplung ausgebildet.
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Das Lastschaltgetriebe 21 umfasst ferner ein erstes Teilgetriebe zur Schaltung der ungeraden Getriebegänge und ein zweites Teilgetriebe zur Schaltung der geraden Getriebegänge. Die erste Kupplung 14 ist zur drehmomentübertragenden Anbindung der Brennkraftmaschine 19 an das erste Teilgetriebe und die zweite Kupplung 15 zur drehmomentübertragenden Anbindung der Brennkraftmaschine 19 an das zweite Teilgetriebe vorgesehen. Das Schaltelement 16 ist dem ersten Teilgetriebe und das Schaltelement 17 dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet. Somit sind das Schaltelement 16 zur Schaltung eines ungeraden Getriebegangs und das Schaltelement 17 zur Schaltung eines geraden Getriebegangs vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel sind das Schaltelement 16 zur Schaltung des ersten Getriebegangs und das Schaltelement 17 zur Schaltung des sechsten Getriebegangs vorgesehen. Durch das Schließen beider Schaltelemente 16, 17 sind gleichzeitig zwei verschiedene Getriebegänge, in diesem Ausführungsbeispiel der erste und der sechste Getriebegang, eingelegt, wodurch ein Kraftfluss in dem Lastschaltgetriebe 21 überbestimmt und das Lastschaltgetriebe 21 verblockt ist. Die Schaltelemente 16, 17 sind zur Getriebeverblockung des Lastschaltgetriebes 21 vorgesehen. Die Getriebeeinheit 11 ist als eine Doppelkupplungsgetriebeeinheit ausgebildet. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die zwei zur Getriebeverblockung vorgesehenen Schaltelemente 16, 17 zur Schaltung eines anderen Getriebegangs vorgesehen sind.
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Die Lastschaltgetriebevorrichtung 10 weist weiter eine Parksperre 12 auf, die in einem eingelegten Zustand den Antriebsstrang formschlüssig verriegelt, wodurch die Kraftfahrzeugantriebsräder 18 blockiert sind und ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs verhindert ist. Die Parksperre 12 ist in das Lastschaltgetriebe 21 integriert. Sie ist zum Verriegeln des Antriebsstrangs dazu vorgesehen, eine Getriebeausgangswelle des Lastschaltgetriebes 21 formschlüssig mit einem Getriebegehäuse des Lastschaltgetriebes 21 zu verbinden. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Parksperre 12 dazu vorgesehen, eine Vorgelegewelle eines Teilgetriebes mit dem Getriebegehäuse formschlüssig zu verbinden. Die Parksperre 12 weist ein nicht dargestelltes Parksperrenrad und eine nicht dargestellte Sperrklinke auf, die zum Eingriff in das Parksperrenrad vorgesehen ist.
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Zur Steuerung und Regelung der Getriebeeinheit 11 und der Parksperre 12 weist die Lastschaltgetriebevorrichtung 10 eine Steuer- und Regeleinheit 13 auf, die steuerungstechnisch an das Anfahrelement 20, das Lastschaltgetriebe 21 und die Parksperre 12 angebunden ist. Die Steuer- und Regeleinheit 13 ist dazu vorgesehen, zur Betätigung der Kupplungen 14, 15, der Schaltelemente 16, 17 und der Parksperre 12, insbesondere der Sperrklinke, nicht näher dargestellte Aktoren anzusteuern.
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Die Steuer- und Regeleinheit 13 ist dazu vorgesehen, die Parksperre 12 in Abhängigkeit von einer fahrerseitigen Parksperrenanforderung einzulegen. Sie ist dazu vorgesehen, die Parksperre 12 einzulegen, wenn sie eine Anforderung durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs erkennt. Dazu weist die Lastschaltgetriebevorrichtung 10 ein nicht näher dargestelltes Parksperrenbetätigungselement auf, das kommunizierend mit der Steuer- und Regeleinheit 13 verbunden ist. Durch ein Betätigen des Parksperrenbetätigungselements erfolgt die fahrerseitige Parksperrenanforderung und der Fahrer fordert das Einlegen der Parksperre 12 an.
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Zur brennkraftmaschinenunabhängigen Energieversorgung der Getriebeeinheit 11, der Parksperre 12 und der Steuer- und Regeleinheit 13 weist die Lastschaltgetriebevorrichtung 10 eine nicht dargestellte, autarke Energieversorgungseinheit auf. Die autarke Energieversorgungseinheit ist dazu vorgesehen, unabhängig von der Brennkraftmaschine 19 die Aktoren zur Betätigung der Kupplungen 14, 15, der Schaltelemente 16, 17 und der Parksperre 12 sowie die Steuer- und Regeleinheit 13 mit Energie zu versorgen. Die autarke Energieversorgung weist eine elektrische Zusatzölpumpe für die Aktoren und einen Akkumulator für die Steuer- und Regeleinheit 13 auf. Die Kupplungen 14, 15, die Schaltelemente 16, 17 und die Parksperre 12 können damit auch bei Motorstillstand betätigt und/oder angesteuert werden.
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Um die Parksperre 12 stets komfortabel einzulegen ist die Steuer- und Regeleinheit 13 dazu vorgesehen, zum Einlegen der Parksperre 12 eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu berücksichtigen. Die Steuer- und Regeleinheit 13 verzögert das Einlegen der Parksperre 12 bis zum Fahrzeugstillstand, wenn die Parksperrenanforderung bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer Null erfolgt und der Fahrer damit das Einlegen der Parksperre 12 bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer Null anfordert. Dabei bremst die Steuer- und Regeleinheit 13 automatisch das Kraftfahrzeug nach der Parksperrenanforderung bis zum Fahrzeugstillstand ab und legt erst dann die Parksperre 12 ein. Zum automatischen Abbremsen des Kraftfahrzeugs nach der Parksperrenanforderung und vor dem Einlegen der Parksperre 12 nutzt die Steuer- und Regeleinheit 13 die Getriebeeinheit 11. Zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs steuert die Steuer- und Regeleinheit 13 nach der Parksperrenanforderung und vor dem Einlegen der Parksperre 12 die Getriebeeinheit 11 und damit die Kupplungen 14, 15 und die Schaltelemente 16, 17 an. Um über die Getriebeeinheit 11 das Kraftfahrzeug abzubremsen, verspannt die Steuer- und Regeleinheit 13 die Getriebeeinheit 11. Die Steuer- und Regeleinheit 13 verspannt nach der Parksperrenanforderung die Getriebeeinheit 11 vor dem Einlegen der Parksperre 12 zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs bis zum Fahrzeugstillstand.
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Zum Verspannen der Getriebeeinheit 11 schließt die Steuer- und Regeleinheit 13 zwei zur Getriebeverblockung vorgesehene Schaltelemente 16, 17. Sie schließt das Schaltelement 16 des ersten Teilgetriebes und das Schaltelement 17 des zweiten Teilgetriebes. Die Steuer- und Regeleinheit 13 legt nach der Parksperrenanforderung und vor dem Einlegen der Parksperre 12 in dem Lastschaltgetriebe 21 zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs zwei verschiedene Getriebegänge ein. Während der Getriebeverblockung zwischen der Parksperrenanforderung und dem Einlegen der Parksperre 12 regelt die Steuer- und Regeleinheit 13 zum sanften Abbremsen des Kraftfahrzeugs das Anfahrelement 20. Nach der Parksperrenanforderung und vor dem Einlegen der Parksperre 12 betreibt die Steuer- und Regeleinheit 13 während der Getriebeverblockung zumindest eines der Kupplungen 14, 15 schlupfend, wodurch sich die Getriebeeinheit 11 intern verspannt und das Kraftfahrzeug entsprechend sanft abgebremst wird. Die Steuer- und Regeleinheit 13 ist nach der Parksperrenanforderung dazu vorgesehen, zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs vor dem Einlegen der Parksperre 12 zwei verschiedene Getriebegänge einzulegen und anschließend zumindest eines der Kupplungen 14, 15 geregelt zu schließen, wenn die Parksperrenanforderung bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit größer Null erfolgt.
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Erkennt die Steuer- und Regeleinheit 13 einen Fahrzeugstillstand legt sie die Parksperre 12 ein und verriegelt dadurch den Antriebsstrang mechanisch. Nach dem Einlegen der Parksperre 12 öffnet die Steuer- und Regeleinheit 13 die Kupplungen 14, 15 und sämtliche Schaltelemente 16, 17. Ist bei der Parksperrenanforderung eines der Schaltelemente 16, 17 bereits geschlossen und damit ein Getriebegang geschaltet, schließt die Steuer- und Regeleinheit 13 lediglich ein weiteres, einem unbenutzten Teilgetriebe zugeordnetes Schaltelement 16, 17 und regelt anschließend die dem zuschaltendem Schaltelement 16, 17 zugeordnete Kupplung 14, 15. Grundsätzlich ist es denkbar, auch einen Rückwärtsgang zur Getriebeverblockung einzulegen.
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Aufgrund der autarken Energieversorgungseinheit ist das Abbremsen des Kraftfahrzeugs über die Getriebeeinheit 11 auch bei einem Motorstillstand der Brennkraftmaschine 19 durchführbar. Die Steuer- und Regeleinheit 13 kann grundsätzlich dazu vorgesehen sein, das Abbremsen des Kraftfahrzeugs über die Getriebeeinheit 11 lediglich bei Motorstillstand und/oder bei einer von der Getriebeeinheit 11 getrennten Brennkraftmaschine 19 durchzuführen. Dabei ist es grundsätzlich denkbar, dass die Steuer- und Regeleinheit 13 die Brennkraftmaschine 19 durch die Parksperrenanforderung abschaltet oder von der Getriebeeinheit 11 trennt. Zum Trennen der Brennkraftmaschine 19 von der Getriebeeinheit 11 kann die Lastschaltgetriebevorrichtung 10 eine Trennkupplung aufweisen.
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Es ist grundsätzlich denkbar, dass das Anfahrelement 20 als ein Drehmomentwandler ausgebildet ist. Ferner kann das Lastschaltgetriebe 21 grundsätzlich einen Planetenradsatz aufweisen und damit insbesondere als ein Planetenautomatikgetriebe ausgebildet sein. Dabei kann das Lastschaltgetriebe 21 durch zwei Schaltelemente 16, 17 im Planetenradsatz, insbesondere durch zwei Lamellenbremsen, verblockt werden. Die Steuer- und Regeleinheit 13 ist dabei nach der Parksperrenanforderung dazu vorgesehen, zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs zumindest eines der Schaltelemente 16, 17 vor dem Einlegen der Parksperre 12 schlupfend zu schließen. Sie ist dazu vorgesehen, das zumindest eine Schaltelement 16, 17 zu regeln, wodurch das Kraftfahrzeug sanft abgebremst werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lastschaltgetriebevorrichtung
- 11
- Getriebeeinheit
- 12
- Parksperre
- 13
- Steuer- und Regeleinheit
- 14
- Kupplung
- 15
- Kupplung
- 16
- Schaltelement
- 17
- Schaltelement
- 18
- Kraftfahrzeugantriebsrad
- 19
- Brennkraftmaschine
- 20
- Anfahrelement
- 21
- Lastschaltgetriebe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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