DE102015014146B4

DE102015014146B4 - Verfahren zum Schalten in einem Getriebe, ein Getriebe und ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102015014146B4
Application number: DE102015014146.5A
Authority: DE
Inventors: Jonas Udd; Anders Kjell
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2015-11-02
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2035-11-03
Also published as: DE102015014146A1

Abstract

Verfahren zum Schalten in einem manuell betätigten Getriebe (6), welches mit einer geteilten Getriebevorrichtung (22) und einer Hauptgetriebevorrichtung (7) versehen ist;die geteilte Getriebevorrichtung (22) umfasst mindestens ein erstes (30f) und zweites (30e) geteiltes Zahnrad und eine Antriebswelle (18);die Hauptgetriebevorrichtung (7) umfasst mindestens ein erstes und ein zweites Hauptzahnrad (30a-30d) und eine Hauptwelle (12);die Vorgelegewelle (14) umfasst Zahnradelemente (32a-32f), die jeweils mit den geteilten Zahnrädern (30e, 30f) und den Hauptzahnrädern (30a-30d) in Eingriff stehen, undein Motor (4) ist mit der Antriebswelle (18) mittels einer steuerbaren Kupplung (3) verbunden,gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:a) Auskuppeln der steuerbaren Kupplung (3),b) Initiieren eines Schaltvorgangs in der geteilten Getriebevorrichtung (22),c) Berechnen einer Zieldrehzahl der Antriebswelle (18), die der Drehzahl der Antriebswelle (18) für einen nächstfolgenden Gang entspricht,d) Einkuppeln der steuerbaren Kupplung (3),e) Steuern des Motors (4), sodass er im Wesentlichen die berechnete Zieldrehzahl erreicht, undf) Schalten der geteilten Getriebevorrichtung (22) in den nächstfolgenden Gang, wenn der Motor (4) im Wesentlichen die berechnete Zieldrehzahl erreicht hat.

Description

Hintergrund und Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten in einem Getriebe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Getriebe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8, welches mittels eines solchen Verfahrens gesteuert wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 9, welches ein solches Getriebe umfasst.
Fahrzeuge, und insbesondere Schwerlastkraftwagen, z. B. Lastkraftwagen, sind normalerweise mit einem Getriebe ausgerüstet, welches mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, wobei das Getriebe automatisch, manuell oder eine Kombination davon sein kann. Ein manuelles Getriebe kann mit einem Hauptgetriebe ausgerüstet sein, wobei eine Hauptwelle mit einer Vorgelegewelle verbunden ist. Das Getriebe kann auch mit einem Stufengetriebe ausgerüstet sein, welches eine separate Vorrichtung darstellen, oder in dem Getriebe integriert sein kann. Die Hauptwelle ist über die Vorgelegewelle mit einer Antriebswelle, und über das Stufengetriebe mit einer Abtriebswelle in dem Getriebe verbunden, wenn dieses in dem Getriebe integriert ist. Das Getriebe kann auch mit einer geteilten Getriebevorrichtung verbunden sein, über welche die Vorgelegewelle mit der Antriebswelle verbindbar ist. Die geteilte Getriebevorrichtung umfasst mindestens zwei geteilte Zahnräder, die auf der Antriebswelle positioniert sind, die mit entsprechenden Zahnradelementen in Eingriff stehen, die mit der Vorgelegewelle verbunden sind. Beim Schalten wird ein in Eingriff stehendes geteiltes Zahnrad, welches ein spezifisches geteiltes Zahnrad darstellt, von der Antriebswelle außer Eingriff gebracht, und ein anderes geteiltes Zahnrad, welches ein anderes spezifisches geteiltes Zahnrad darstellt, steht auf der Antriebswelle in Eingriff.
In manuellen Getrieben sind Synchronisierungsvorrichtungen angeordnet, die konische Synchronisierungsringe und Kupplungsringe umfassen, die angeordnet sind, um axial verlagerbar zu sein, um in auf der Hauptwelle positionierte Zahnräder einzugreifen. Jedes auf der Hauptwelle positionierte Zahnrad steht mit entsprechenden Zahnradelementen in Eingriff, die fest an der Vorgelegewelle befestigt sind. Beim Schalten wird die Synchronisierungsvorrichtung axial verlagert, um mit Kupplungszähnen in Eingriff zu gehen, die auf einem auswählbaren Zahnrad angeordnet sind, um das Zahnrad mit der Hauptwelle zu verbinden und gegen Drehung zu sperren. Die geteilte Getriebevorrichtung ist auch mit einer Synchronisierungsvorrichtung versehen, um die geteilten Zahnräder mit der Antriebswelle zu verbinden und darauf gegen Drehung zu sperren.
Es wird nun ein Schaltvorgang in einem bekannten Getriebe und durch bekannte Verfahren dieser Art zwecks Erklärung, jedoch in keinster Weise zum Begrenzen der Erfindung darauf abgehandelt. Zuerst wird die Kupplung durch den Fahrer in eine ausgekuppelte Position gebracht, und danach wird das Hauptgetriebe mittels des Schalthebels, der ebenfalls durch den Fahrer betätigt wird, in die Leerlaufposition gebracht, sodass alle Zahnräder in dem Hauptgetriebe von der Hauptwelle außer Eingriff gebracht sind. Danach drückt der Fahrer einen Schaltknopf und initiiert einen Schaltvorgang mit dem Schalten eines Gangs in dem Stufengetriebe. Schließlich wechselt der Fahrer den Gang in dem Hauptgetriebe mittels des Schalthebels und kuppelt die Kupplung ein. In Abhängigkeit von der Fahrsituation wird jedoch auch die geteilte Getriebevorrichtung geschaltet. Die geteilte Getriebevorrichtung kann auch ohne Schalten der Gänge in der Hauptgetriebevorrichtung und in dem Stufengetriebe geschaltet werden. Beim Schalten von Gängen nur in der geteilten Getriebevorrichtung wird die Kupplung in eine ausgekuppelte Position gebracht, und danach drückt der Fahrer einen Schaltknopf und initiiert einen Schaltvorgang in der geteilten Getriebevorrichtung. Schließlich kuppelt der Fahrer die Kupplung ein.
Beim Wechseln des Gangs in dem Hauptgetriebe kann der Fahrer jedoch nicht wissen, ob der Schaltvorgang in der geteilten Getriebevorrichtung abgeschlossen ist, und die geteilte Getriebevorrichtung in eine in Eingriff stehende Gangposition gebracht wurde, bevor die Kupplung eingekuppelt ist. Wenn der Fahrer die Kupplung in eine eingekuppelte Position bringt, bevor der Schaltvorgang in der geteilten Getriebevorrichtung abgeschlossen ist, endet die geteilte Getriebevorrichtung in einer nicht festgelegten Position zwischen der hohen und niedrigen geteilten Position. Die nicht festgelegte Position entspricht einer Leerlaufposition. Um diese Situation zu bewältigen und die geteilte Getriebevorrichtung in eine in Eingriff stehende Gangposition zu bringen, muss der Fahrer zuerst die Kupplung auskuppeln und danach warten, dass die geteilte Getriebevorrichtung den Gang schaltet. Wenn der Gang in der geteilten Getriebevorrichtung geschaltet ist, muss der Fahrer schließlich die Kupplung erneut einkuppeln.
Der Grund, weshalb die geteilte Getriebevorrichtung in einer nicht festgelegten Position zwischen der hohen und niedrigen geteilten Position endet, besteht darin, dass die Synchronisierungseinrichtung in der geteilten Getriebevorrichtung nicht dimensioniert ist, um die Trägheit und das Moment auch vom Motor zu bewältigen, wenn die Antriebswelle und Zahnräder in dem geteilten Getriebe synchronisiert werden. Wenn die Kupplung eingekuppelt wurde, bevor der Schaltvorgang in der geteilten Getriebevorrichtung abgeschlossen ist, dann muss die Synchronisierungseinrichtung in der geteilten Getriebevorrichtung der Last und dem Drehmoment von der Kupplung und dem Motor standhalten.
Der für den Schaltvorgang benötigte Zeitraum kann vergleichsweise lang sein, wenn der Fahrer die Kupplung in eine eingekuppelte Position bringt, bevor der Schaltvorgang in der geteilten Getriebevorrichtung abgeschlossen ist. Außerdem kann die Synchronisierungseinrichtung in der geteilten Getriebevorrichtung beschädigt werden, wenn die Kupplung in die eingekuppelte Position gebracht wird, bevor der Schaltvorgang in der geteilten Getriebevorrichtung abgeschlossen ist.
Das Dokument US 2010/0285922 A1 betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs. Der Antriebsstrang umfasst ein automatisiertes Mehrfachgruppengetriebeelement, welches ohne Auskuppeln einer automatisierten Kupplung zwischen einem Motor und dem Mehrfachgruppengetriebeelement geschaltet werden kann.
In der US 2012 / 0 115 675 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs offenbart, welches einen Verbrennungsmotor mit einer Antriebswelle, einen Elektromotor in Antriebsverbindung mit der Antriebswelle des Verbrennungsmotors, ein halbautomatisches Getriebeelement mit einer Antriebswelle sowie eine Mehrzahl von Gängen umfasst, die selektiv in Eingriff bringbar sind, und eine automatisierte Reibungskupplung, die zwischen der Antriebswelle des Verbrennungsmotors und der Antriebswelle des Getriebeelements angeordnet ist, wie z. B. derart, dass ein Schaltvorgang des Getriebeelements in Kombination mit einer geeigneten Steuerung des Verbrennungsmotors erfolgt, während die Reibungskupplung mindestens teilweise und/oder kurzzeitig eingekuppelt ist.
Das Dokument DE 10 2009 012 223 A1 offenbart ein Gruppengetriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einem Elektromotor, mittels dessen die Getriebeeingangswelle bei geöffneter Kupplung auf Synchrondrehzahl gebracht werden kann.
DE 197 26 567 A1 offenbart ein Verfahren zur Getriebehauptwellensynchronisierung, wobei eine Hauptwelle bei angelegter Kupplung auf Synchrondrehzahl gebracht wird.
Aus DE 102 43 495 A1 ist ein Automatikgetriebe mit Vorschaltgetriebe und Hauptgetriebe bekannt, bei welchem eine Getriebehauptwelle auf Synchrondrehzahl gebracht wird, während sich das Hauptgetriebe in einer Neutralstellung befindet.
Aus DE 102 49 951 A1 ist ferner ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs bekannt, wobei in ähnlicher Weise eine Synchronisierung in einem Automatikgetriebe vorgenommen wird.
Kurzdarstellung der Erfindung
Trotz des Standes der Technik besteht ein Bedürfnis zum Entwickeln eines Verfahrens, wodurch es möglich wird, den zum Abschließen eines Schaltvorgangs in einem manuellen Getriebe, welches eine geteilte Getriebevorrichtung umfasst, benötigten Zeitraum zu verkürzen, und welches die Lebensdauer der geteilten Getriebevorrichtung erhöht.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zum Verkürzen des zum Abschließen eines Schaltvorgangs in einem Getriebeelement benötigten Zeitraums bereitzustellen, welches eine geteilte Getriebevorrichtung umfasst. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens, welches die Lebensdauer der geteilten Getriebevorrichtung erhöht. Diese Gegenstände werden mit einem Verfahren erreicht, welches durch die in Patentanspruch 1 spezifizierten Merkmale gekennzeichnet ist.
Diese Gegenstände werden auch mit einem manuell betätigten Getriebe erreicht, welches durch die in Patentanspruch 8 spezifizierten Merkmale gekennzeichnet ist.
Diese Gegenstände werden auch mit einem Fahrzeug erreicht, welches durch die in Patentanspruch 9 spezifizierten Merkmale gekennzeichnet ist.
Diese Gegenstände werden auch mit einem Computerprogramm erreicht, welches durch die in Patentanspruch 10 spezifizierten Merkmale gekennzeichnet ist.
Diese Gegenstände werden auch mit einem Computerprogrammprodukt erreicht, welches durch die in Patentanspruch 11 spezifizierten Merkmale gekennzeichnet ist.
Gemäß der Erfindung kann eine vorteilhaft kurze Verzögerungszeit zum Abschließen des Schaltvorgangs in dem Getriebeelement erreicht werden, wenn der Gang in der geteilten Getriebevorrichtung geschaltet wird. Außerdem erhöht sich die Lebensdauer der geteilten Getriebevorrichtung, da das Drehmoment und die Wirkung durch die geteilte Getriebevorrichtung begrenzt werden, wenn ein Schaltvorgang in der geteilten Getriebevorrichtung ausgeführt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die geteilte Getriebevorrichtung in eine Leerlaufposition geschaltet Dadurch erhöht sich die Lebensdauer der geteilten Getriebevorrichtung, da das Drehmoment und die Wirkung durch die geteilte Getriebevorrichtung begrenzt werden, wenn ein Schaltvorgang in der geteilten Getriebevorrichtung ausgeführt wird.
Die zum Abschließen des Schaltvorgangs benötigte Zeit kann beträchtlich verkürzt werden, wenn die geteilte Getriebevorrichtung in einer Situation in eine Leerlaufposition geschaltet wird, in welcher der Motor die Zieldrehzahl nicht erreicht, bevor die Kupplung eingekuppelt wird. Anstatt den Schaltvorgang zu wiederholen, wartet die geteilte Getriebevorrichtung von Anfang an, bis der Motor die Zieldrehzahl erreicht hat, und wechselt danach den Gang in den nächstfolgenden Gang.
Figurenliste
Es folgt eine Beschreibung beispielhafter bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:

schematisch ein Fahrzeug in einer Seitenansicht darstellt, wobei ein Motor und ein Getriebe durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert werden,
schematisch ein Getriebe in einer Schnittansicht darstellt, welches durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert wird, und
ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Schalten eines Getriebes gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
stellt eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 1 dar, z. B. einen Lastkraftwagen, der einen Motor 4 und ein Getriebe 6 aufweist, die durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert werden. Der Motor 4, der z. B. ein Verbrennungsmotor sein kann, ist mit dem Getriebe 6 mittels einer steuerbaren Kupplung 3 verbunden. Das Getriebe 6 ist weiterhin mit Antriebsrädern 8 des Fahrzeugs 1 über eine Kardanwelle 10 verbunden.
stellt eine Schnittansicht eines Getriebes dar, welches durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert wird. Das Getriebe 6 ist mit einer Hauptwelle 12 und einer parallel dazu verlaufenden Vorgelegewelle 14 versehen. Das Getriebe 6 ist mit einem Stufengetriebe 16 versehen, welches in dem Getriebe 6 integriert ist. Die Hauptwelle 12 ist über die Vorgelegewelle 14 mit einer Antriebswelle 18 in dem Getriebe 6 verbindbar, und mit einer Abtriebswelle 20 in dem Getriebe 6 über das Stufengetriebe 16 verbunden. Ein Teil der steuerbaren Kupplung 3 ist auf der Antriebswelle 18 angeordnet. Das Getriebe 6 ist mit einer geteilten Getriebevorrichtung 22 verbunden, über welche die Vorgelegewelle 14 mit der Antriebswelle 18 verbindbar ist. Das Getriebe 6 ist auch mit einer Hauptgetriebevorrichtung 7 verbunden, über welche die Vorgelegewelle 14 über die Hauptwelle 12 verbindbar ist.
Die Hauptgetriebevorrichtung 7 umfasst Betätigungs-Hauptsynchronisierungseinrichtungen 24a- 24c, die angeordnet sind, um axial durch eine Betätigungs-Gabel 28 mit den Hauptzahnrädern 30a-30d in Eingriff gebracht zu werden, die auf der Hauptwelle 12 positioniert sind. Die Hauptzahnräder 30a-30d sind frei, um sich im Verhältnis zu der Hauptwelle 12 mittels Lagern 27 zu drehen. Die Betätigungs-Gabeln 28 werden durch das Betätigungs-Element 29 aktiviert, welches aus Pneumatik- oder Hydraulikzylindern bestehen kann. Nur eine Betätigungs-Gabel 28 und ein Betätigungs-Element 29 sind in schematisch dargestellt. Jedes Hauptzahnrad 30a-30d, welches auf der Hauptwelle 12 positioniert ist, steht mit entsprechenden Zahnradelementen 32a-32d in Eingriff, die nicht drehbar mit der Vorgelegewelle 14 verbunden sind. Beim Schalten wird die Synchronisierungseinrichtung 24a- 24c axial von einer außer Eingriff stehenden Position in eine in Eingriff stehende Position verlagert, um die Drehzahl zwischen den Zahnrädern 30a-30d und der Hauptwelle 12 zu synchronisieren und mit Kupplungszähnen 34 in Eingriff zu gehen, die auf einem auswählbaren Hauptzahnrad 30a-30d angeordnet sind, um das Zahnrad 30a-30d mit der Hauptwelle 12 zu verbinden, und darauf gegen Drehung zu sperren.
Die geteilte Getriebevorrichtung 22 umfasst eine geteilte Betätigungs-Synchronisierungseinrichtung 25, die axial durch eine Betätigungs-Gabel 31 verlagerbar ist, die mit einem ersten 30f und zweiten 30e geteilten Zahnrad in Eingriff zu bringen ist, die auf der Antriebswelle 18 positioniert sind. Das erste 30f und zweite 30e geteilte Zahnrad sind frei, um sich im Verhältnis zu der Antriebswelle 18 mittels der Lager 36 zu drehen. Das zweite geteilte Zahnrad 30e kann mittels Lagern auf der Hauptwelle 12 angeordnet sein. Die Betätigungs-Gabel 31 wird durch ein Betätigungs-Element 33 aktiviert, welches aus Pneumatik- oder Hydraulikzylindern bestehen kann. Jedes erste 30f und zweite 30e geteilte Zahnrad, welches auf der Antriebswelle 18 positioniert ist, steht mit entsprechenden Zahnradelementen 32e-32f in Eingriff, die nicht drehbar mit der Vorgelegewelle 14 verbunden sind. Beim Schalten wird die geteilte Synchronisierungseinrichtung 25 axial von einer außer Eingriff stehenden Position in eine in Eingriff stehende Position verlagert, um mit Kupplungszähnen 35 in Eingriff zu gehen, die auf einem auswählbaren ersten 30f und zweiten 30e geteilten Zahnrad angeordnet sind, um die Drehzahl zwischen dem ersten 30f und zweiten 30e geteilten Zahnrad und der Antriebswelle 18 zu synchronisieren, und das geteilte Zahnrad 30e-30f mit der Antriebswelle 18 zu verbinden, und darauf gegen Drehung zu sperren, selbst wenn eines vom ersten 30f und zweiten 30e geteilten Zahnrad mittels Lagern drehbar auf der Hauptwelle 12 angeordnet ist.
Das Schalten von Gängen, und somit der Hauptsynchronisierungseinrichtungen 24a-24c und der geteilten Synchronisierungseinrichtung 25 wird durch eine Steuerungseinheit 44 gesteuert, die mit den Betätigungs-Elementen 29, 33 verbunden ist. Die Steuerungseinheit 44 empfängt Informationen von einem Speicher 46 über Schalteigenschaften, wobei die Steuerungseinheit 44 die Informationen für den Schaltvorgang verwendet. Die Steuerungseinheit 44 wird vorzugsweise durch einen Computer 48 betrieben, der ein Computerprogramm P zum Ausführen des Verfahrens gemäß der Erfindung aufweist, in dem ein Softwarealgorithmus Berechnungen über das Schalten von Gängen bereitstellt. Außerdem sind an den Betätigungs-Gabeln 28, 31 angeordnete Positionsdetektoren 50 mit der Steuerungseinheit 44 verbunden. Die Positionsdetektoren 50 stellen der Steuerungseinheit 44 Informationen über die Axialposition der jeweiligen Hauptsynchronisierungseinrichtung 24a- 24c und die geteilte Synchronisierungseinrichtung 25 bereit. Das Getriebe 6 ist vorzugsweise ein mittels eines Schalthebels 51 manuell betätigtes Getriebe, der mit der Steuerungseinheit 44 verbunden ist. Die geteilte Getriebevorrichtung 22 wird vorzugsweise manuell mittels eines Knopfs (nicht offenbart) betätigt, der auf dem Schalthebel 51 angeordnet ist.
Das Stufengetriebe 16 umfasst ein mit der Hauptwelle 12 verbundenes Sonnenrad 52, einen mit der Abtriebswelle 20 verbundenen Planetenträger 54. Der Planetenträger 54 ist mit Planetenrädern 56 versehen, die mit dem Sonnenrad 52 und einem Ringrad 58 zusammenwirken. Beim Schalten eines Gangs in dem Stufengetriebe 16 wird das Ringrad 58 mittels einer Betätigungs-Gabel 62 axial bewegt, die durch ein Betätigungs-Element 64 aktiviert wird, welches aus einem Pneumatik- oder einem Hydraulikzylinder bestehen kann. Das Stufengetriebe 16 ist auch mit einer Stufensynchronisierungseinrichtung 60 versehen, die Synchronisierungs- und Verbindungsringe umfasst. Außerdem ist ein Positionsdetektor 50, der mit der Steuerungseinheit 44 verbunden ist, an den Betätigungs-Gabeln 54 angeordnet. Der Positionsdetektor 50 stellt der Steuerungseinheit 44 Informationen über die Axialposition des Ringrads 58 bereit. Das Stufengetriebe 16 wird vorzugsweise manuell mittels eines Knopfs (nicht offenbart) betätigt, der auf dem Schalthebel 51 angeordnet ist.
stellt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Schalten in dem Getriebe 6 dar, welches mit der geteilten Getriebevorrichtung 22 und der Hauptgetriebevorrichtung 7 versehen ist. Die geteilte Getriebevorrichtung 22 umfasst mindestens ein erstes 30f und zweites 30e geteiltes Zahnrad und die Antriebswelle 18; wobei die Hauptgetriebevorrichtung 7 mindestens ein erstes und ein zweites Hauptzahnrad 30a-30d und die Hauptwelle 12 umfasst. Die Vorgelegewelle 14 umfasst Zahnradelemente 32a-32f, die jeweils mit den geteilten Zahnrädern 30e, 30f und den Hauptzahnrädern 30a-30d in Eingriff stehen. Der Motor 4 ist mit der Antriebswelle 18 mittels einer steuerbaren Kupplung 3 verbunden.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a) Auskuppeln der steuerbaren Kupplung 3,
b) Initiieren eines Schaltvorgangs in der geteilten Getriebevorrichtung 22,
c) Berechnen einer Zieldrehzahl der Antriebswelle 18, die der Drehzahl der Antriebswelle 18 für einen nächstfolgenden Gang entspricht,
d) Einkuppeln der steuerbaren Kupplung 3,
e) Steuern des Motors 4, sodass er im Wesentlichen die berechnete Zieldrehzahl erreicht, und
f) Schalten der geteilten Getriebevorrichtung 22 in den nächstfolgenden Gang, wenn der Motor 4 im Wesentlichen die berechnete Zieldrehzahl erreicht hat.

Beim Initiieren eines Schaltvorgangs in der geteilten Getriebevorrichtung 22 aktiviert der Fahrer einen elektrischen oder mechanischen Schalter oder Hebel, sodass die geteilte Getriebevorrichtung 22 für einen Schaltvorgang von Gängen vorbereitet ist. Vorzugsweise übernimmt die Steuerungseinheit 44 die Kontrolle über die Motordrehzahl, wenn der Fahrer beabsichtigt, einen Gang in der geteilten Getriebevorrichtung 22 zu schalten, und kuppelt die steuerbare Kupplung 3 ein, bevor die geteilte Getriebevorrichtung 22 in den nächstfolgenden Gang geschaltet wurde. In diesem Fall hat der Fahrer die steuerbare Kupplung 3 zu früh geschaltet, sodass der Schaltvorgang in der geteilten Getriebevorrichtung 22 nicht abgeschlossen wurde. Dies kann mittels Sensoren (nicht offenbart) in der geteilten Getriebevorrichtung 22 und in der Kupplung 3 erkannt werden. Wenn die Kupplung zu früh eingekuppelt wird, dann ist die geteilte Synchronisierungseinrichtung 25 in der geteilten Getriebevorrichtung 22 nicht dimensioniert, um die Trägheit und das Moment auch vom Motor zu bewältigen, wenn die Antriebswelle und Zahnräder in dem geteilten Getriebe synchronisiert werden. Folglich kann die geteilte Synchronisierungseinrichtung 25 beschädigt werden. Die Steuerungseinheit 44 berechnet die Zieldrehzahl der Antriebswelle 18, die der Drehzahl der Antriebswelle 18 für den nächstfolgenden Gang entspricht. Danach steuert die Steuerungseinheit 44 den Motor 4 so, dass er im Wesentlichen die berechnete Zieldrehzahl erreicht, und die geteilte Getriebevorrichtung 22 wird in den nächstfolgenden Gang geschaltet, wenn der Motor 4 im Wesentlichen die berechnete Zieldrehzahl erreicht hat. Schlussendlich, wenn die steuerbare Kupplung 3 eingekuppelt wird, übergibt die Steuerungseinheit 44 die Kontrolle über die Motordrehzahl dem Fahrer. Das Getriebe 6 ist vorzugsweise ein manuell betätigtes Getriebe 6, und das Verfahren gemäß der Erfindung hilft dem Fahrer, eine vorteilhaft kurze Verzögerungszeit zum Abschließen des Schaltvorgangs zu erreichen, wenn die Kupplung eingekuppelt ist, bevor der Schaltvorgang in dem geteilten Getriebe 22 abgeschlossen ist. Außerdem erhöht sich die Lebensdauer der geteilten Getriebevorrichtung 22, da der Schaltvorgang in der geteilten Getriebevorrichtung 22 nicht erfolgt, wenn der Motor 4 nicht im Wesentlichen die berechnete Zieldrehzahl erreicht hat. Wenn die Kupplung 3 eingekuppelt wird, bevor der Schaltvorgang in der geteilten Getriebevorrichtung 22 abgeschlossen ist, dann sind das Moment und die Last durch die geteilte Getriebevorrichtung 22 zu groß für die Synchronisierungsanordnung 25 in der geteilten Getriebevorrichtung 22, was eine Beschädigung der Synchronisierungsanordnung 25 in der geteilten Getriebevorrichtung 22 zur Folge haben kann.
Vorzugsweise wird in einem Schritt g) die geteilte Getriebevorrichtung 22 nach Schritt d) und vor Schritt e) in die Leerlaufposition geschaltet. Wie oben erwähnt, sind das Moment und die Last durch die geteilte Getriebevorrichtung 22 zu groß für die Synchronisierungsanordnung 25 in der geteilten Getriebevorrichtung 22, wenn die Kupplung 3 eingekuppelt ist, bevor der Schaltvorgang in der geteilten Getriebevorrichtung 22 abgeschlossen ist. Deshalb schaltet die Steuerungseinheit 44 die geteilte Getriebevorrichtung 22 in die Leerlaufstellung, wenn der Motor 4 nicht im Wesentlichen die berechnete Zieldrehzahl in Schritt e) erreicht hat. Daher wird die Synchronisierungsanordnung 25 in der geteilten Getriebevorrichtung 22 nicht beschädigt.
Vorzugsweise werden die Aktionen in den Schritten e) und g) im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt, sodass eine kurze Verzögerungszeit zum Abschließen des Schaltvorgangs erreicht wird.
Vorzugsweise nach Schritt e) und vor Schritt f): in einem Schritt h) häufig prüfen, ob der Motor im Wesentlichen die berechnete Zieldrehzahl erreicht hat, und die geteilte Getriebevorrichtung 22 in den nächstfolgenden Gang schalten, wenn der Motor 4 im Wesentlichen die berechnete Zieldrehzahl erreicht hat. Wenn der Motor im Wesentlichen die berechnete Zieldrehzahl erreicht hat, entspricht die Drehzahl der Antriebswelle 18 im Wesentlichen der Drehzahl des zweiten geteilten Zahnrads 30e, welches vorbereitet ist, um mit der Antriebswelle 18 verbunden zu werden. Daher wird die Synchronisierungsanordnung 25 in der geteilten Getriebevorrichtung 22 nicht überlastet.
Vorzugsweise ist die Zieldrehzahl der Antriebswelle 18 eine synchrone Drehzahl zwischen dem zweiten geteilten Zahnrad 30e und der Antriebswelle 18. Wenn die berechnete Zieldrehzahl der Antriebswelle 18 im Wesentlichen der Drehzahl des zweiten geteilten Zahnrads 30e entspricht, welches vorbereitet ist, um mit der Antriebswelle 18 verbunden zu werden, dann wird die Synchronisierungsanordnung 25 in der geteilten Getriebevorrichtung 22 nicht überlastet.
Vorzugsweise sind das erste 30f und zweite 30e geteilte Zahnrad angeordnet, um auf der Antriebswelle 18 in Eingriff und außer Eingriff gebracht zu werden, wobei in Schritt g) das in Eingriff stehende erste geteilte Zahnrad 30f von der Antriebswelle 18 außer Eingriff gebracht wird, sodass die geteilte Getriebevorrichtung 22 in eine Leerlaufposition geschaltet wird. Wenn das erste 30f und zweite 30e geteilte Zahnrad angeordnet sind, um auf der Antriebswelle 18 in Eingriff und außer Eingriff gebracht zu werden, sind die entsprechenden Zahnradelemente 32e-32f nicht drehbar mit der Vorgelegewelle 14 verbunden. Es ist jedoch möglich, das erste 30f und zweite 30e geteilte Zahnrad nicht drehbar mit der Antriebswelle 18 verbunden anzuordnen, und die entsprechenden Zahnradelemente 32e-32f so anzuordnen, dass sie auf der Vorgelegewelle 14 in Eingriff und außer Eingriff bringbar sind.
Vorzugsweise können das erste 30f und zweite 30e geteilte Zahnrad auf der Antriebswelle 18 mittels einer axial bewegbaren Synchronisierungsanordnung 25 in Eingriff und außer Eingriff gebracht werden. Die Synchronisierungsanordung 25 ist vorzugsweise ein Reibungstyp, der einen Synchronisierungsring und einen Kupplungsring umfasst. Es können jedoch andere Arten von Synchronisierungselementen verwendet werden, wie z. B. elektrische, hydraulische und pneumatische Synchronisierungselemente.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm P und ein Computerprogrammprodukt zum Ausführen der Verfahrensschritte. Das Computerprogramm P steuert das Schalten in dem Getriebe 6, wobei das Computerprogramm P einen Programmcode umfasst, um zu veranlassen, dass eine elektronische Steuerungseinheit 44 oder ein anderer Computer 46 mit der elektronischen Steuerungseinheit 44 verbunden wird, um die Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Erfindung wie in diesem Dokument erwähnt auszuführen, wenn das Computerprogramm P auf der elektronischen Steuerungseinheit 44 oder einem anderen Computer 46 ausgeführt wird, der mit der elektronischen Steuerungseinheit 44 verbunden ist.
Das Computerprogrammprodukt umfasst einen Programmcode, der auf einem Medium, welches durch eine elektronische Steuerungseinheit 44 oder einen anderen Computer 46, der mit der elektronischen Steuerungseinheit 44 verbunden ist, lesbar ist, zum Ausführen der Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Erfindung gespeichert ist, wie in diesem Dokument erwähnt, wenn das Computerprogramm P auf der elektronischen Steuerungseinheit 44 oder einem anderen Computer 46 ausgeführt wird, der mit der elektronischen Steuerungseinheit 44 verbunden ist. Alternativ ist das Computerprogrammprodukt direkt auf einem internen Speicher in der elektronischen Steuerungseinheit 44 oder einem anderen Computer 46 speicherbar, der mit der elektronischen Steuerungseinheit 44 verbunden ist, umfassend ein Computerprogramm P zum Ausführen der Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn das Computerprogramm P auf der elektronischen Steuerungseinheit 44 oder einem anderen Computer 46 ausgeführt wird, der mit der elektronischen Steuerungseinheit 44 verbunden ist.
Die oben spezifizierten Komponenten und Merkmale können im Rahmen der Erfindung zwischen den unterschiedlichen spezifizierten Ausführungsformen kombiniert werden. Darüber hinaus bedeutet der Begriff manuell betätigtes Getriebe, dass die Schaltvorgänge durch einen Fahrer des Fahrzeugs manuell initiiert werden. Einige der Schaltvorgänge in dem manuell betätigten Getriebe können durch den Fahrer mittels des Schalthebels 51 ausgeführt werden. Das Betätigen des Schalthebels kann entweder direkt oder indirekt Schalten bewirken. Im letzteren Fall führt ein Betätigungs-Element 29 das eigentliche Schalten aus. Anderes Schalten, wie z. B. in der geteilten Getriebevorrichtung, kann initiiert werden, indem der Fahrer einen Knopf drückt oder schaltet, wobei das eigentliche Schalten durch ein Betätigungs-Element 33, 64 ausgeführt wird.

Claims

Verfahren zum Schalten in einem manuell betätigten Getriebe (6), welches mit einer geteilten Getriebevorrichtung (22) und einer Hauptgetriebevorrichtung (7) versehen ist; die geteilte Getriebevorrichtung (22) umfasst mindestens ein erstes (30f) und zweites (30e) geteiltes Zahnrad und eine Antriebswelle (18); die Hauptgetriebevorrichtung (7) umfasst mindestens ein erstes und ein zweites Hauptzahnrad (30a-30d) und eine Hauptwelle (12); die Vorgelegewelle (14) umfasst Zahnradelemente (32a-32f), die jeweils mit den geteilten Zahnrädern (30e, 30f) und den Hauptzahnrädern (30a-30d) in Eingriff stehen, und ein Motor (4) ist mit der Antriebswelle (18) mittels einer steuerbaren Kupplung (3) verbunden, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Auskuppeln der steuerbaren Kupplung (3), b) Initiieren eines Schaltvorgangs in der geteilten Getriebevorrichtung (22), c) Berechnen einer Zieldrehzahl der Antriebswelle (18), die der Drehzahl der Antriebswelle (18) für einen nächstfolgenden Gang entspricht, d) Einkuppeln der steuerbaren Kupplung (3), e) Steuern des Motors (4), sodass er im Wesentlichen die berechnete Zieldrehzahl erreicht, und f) Schalten der geteilten Getriebevorrichtung (22) in den nächstfolgenden Gang, wenn der Motor (4) im Wesentlichen die berechnete Zieldrehzahl erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren folgenden Schritt: nach Schritt d) und vor Schritt e): Schritt g), Schalten der geteilten Getriebevorrichtung (22) in die Leerlaufposition.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktionen in den Schritten e) und g) im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, gekennzeichnet durch den weiteren folgenden Schritt: nach Schritt e) und vor Schritt f): Schritt h), häufig prüfen, ob der Motor im Wesentlichen die berechnete Zieldrehzahl erreicht hat, und die geteilte Getriebevorrichtung (22) in den nächstfolgenden Gang schalten, wenn der Motor (4) im Wesentlichen die berechnete Zieldrehzahl erreicht hat.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zieldrehzahl der Antriebswelle (18) eine synchrone Drehzahl zwischen dem zweiten geteilten Zahnrad (30e) und der Antriebswelle (18) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (30f) und zweite (30e) geteilte Zahnrad angeordnet sind, um auf der Antriebswelle (18) in Eingriff und außer Eingriff gebracht zu werden; in Schritt g) das in Eingriff stehende erste geteilte Zahnrad (30f) von der Antriebswelle (18) außer Eingriff gebracht wird, sodass die geteilte Getriebevorrichtung (22) in die Leerlaufposition geschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (30f) und zweite geteilte Zahnrad (30e) auf der Antriebswelle (18) mittels einer axial bewegbaren geteilten Synchronisierungsanordnung (25) in Eingriff und außer Eingriff bringbar sind.
Manuell betätigtes Getriebe (6), welches eine Antriebswelle (18), eine Hauptwelle (12) und eine Vorgelegewelle (14) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (6) nach dem Verfahren von Ansprüchen 1-7 gesteuert wird.
Fahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) ein manuell betätigtes Getriebe (6) nach Anspruch 8 umfasst.
Computerprogramm (P) zum Steuern des Schaltens in einem manuell betätigten Getriebe (6), wobei das Computerprogramm (P) einen Programmcode umfasst, um zu veranlassen, dass eine elektronische Steuerungseinheit (44) oder ein anderer Computer (46), der mit der elektronischen Steuerungseinheit (44) verbunden ist, die Schritte nach einem der Ansprüche 1-7 ausführt.
Computerprogrammprodukt, welches einen Programmcode umfasst, der auf einem durch einen Computer (44, 46) lesbaren Speichermedium gespeichert ist, um das Ausführen der Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1-7 zu veranlassen, wenn der Programmcode auf einer elektronischen Steuerungseinheit (44) oder einem anderen, mit der elektronischen Steuerungseinheit (44) verbundenen, Computer (46) ausgeführt wird.