DE102015200973A1 - Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebes - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebes vorgestellt, mittels dem ein erster Übersetzungsbereich und ein zweiter Übersetzungsbereich darstellbar sind. Über eine Pendelschaltungsvermeidungslogik werden Pendelschaltungen in Abhängigkeit eines ermittelten Übersetzungsverhältnisses (iG, iK) und unter Verwendung von Schwellwerten (P12, P21, M12) sowie unter Berücksichtigung des jeweils vorliegenden Gradienten des Verlaufs eines ermittelten Übersetzungsverhältnisses (iK) des Fahrzeuggetriebes (2) verhindert.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebes gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
• Aus der DE 10 2011 077 090 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer Antriebsmaschine und mit einer stufenlos leistungsverzweigten Getriebeeinrichtung mit einem primär mit der Antriebsmaschine gekoppelten Variator sowie einer Summiereinrichtung bekannt. Im Bereich der Summiereinrichtung werden ein über einen den Variator umfassenden ersten Pfad geführtes Drehmoment und ein über einen zweiten Pfad geführtes Drehmoment aufsummiert. Des Weiteren ist die Summiereinrichtung mit einem Schaltgetriebebereich verbunden. Im Schaltgetriebebereich sind über über reibschlüssige Schaltelemente zu- und abschaltbare Zahnradstufen wenigstens zwei Übersetzungsbereiche darstellbar, innerhalb welchen eine Übersetzung der Getriebeeinrichtung bzw. des Fahrzeuggetriebes über den Variator stufenlos variierbar ist. Zur Durchführung eines asynchronen und zugkraftunterbrechungsfreien Übersetzungsbereichswechsels erfolgt in der Getriebeeinrichtung eine Übersetzungsänderung sowohl im Bereich des Variators und eine Betätigung der am Übersetzungsbereichswechsel beteiligten reibschlüssigen Schaltelemente in einem thermische Belastungen der reibschlüssigen Schaltelemente und abtriebsseitige Reaktionsmomente minimierenden Umfang.
• Über erste Übersetzungsbereiche sind kleinere Übersetzugsverhältnisse und über wenigstens jeweils zweite benachbart dazu ausgeführte Übersetzungsbereiche sind größere Übersetzungsverhältnisse darstellbar. Die Übersetzungsverhältnisse der Fahrzeuggetriebe entsprechen Verhältnissen aus einer Getriebeausgangsdrehzahl oder einer damit korrespondierenden Drehzahl und einer Getriebeeingangsdrehzahl oder einer damit korrespondierenden Drehzahl. Bei Vorliegen eines in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes des Fahrzeuggetriebes ermittelten Übersetzungsverhältnisses des Fahrzeuggetriebes kleiner oder gleich als ein vordefinierter erster Schwellwert ergeht eine Anforderung zur Darstellung des ersten Übersetzungsbereiches. Bei Ermitteln eines Übersetzungsverhältnisses des Fahrzeuggetriebes größer oder gleich als ein vordefinierter zweiter Schwellwert, der größer als der erste Schwellwert ist, wird eine Anforderung zur Darstellung des zweiten Übersetzungsbereiches generiert. Diese beiden Schwellwerte stellen jeweils sogenannte Schaltgrenzen bzw. Schaltpunkte dar, die zueinander beabstandet sind und eine sogenannte Schalthysterese bilden. Da solche Schalthysteresen zwischen zwei benachbarten Übersetzungsbereichen bei verschiedenen Getriebesystemen lediglich einen sehr kleinen Übersetzungsbereich überdecken, besteht im Volllastbetrieb von mit derartigen Fahrzeuggetrieben ausgeführten Fahrzeugantriebssträngen nachteilhafterweise die Möglichkeit, dass im Bereich eines Fahrzeuggetriebes zwischen zwei benachbarten Übersetzungsbereichen in unerwünschtem Umfang ständig hin und her geschaltet wird, was auch als Schaltpendeln bezeichnet wird.
• Schaltpendeln tritt insbesondere bei Fahrzeugantriebssträngen von Traktoren während schwerer Feldarbeiten, wie Grubbern oder Pflügen, auf, während welchen eine im Bereich eines Abtriebs anliegende Last unter Umständen stark schwankt und auch hohe Werte annehmen kann. Des Weiteren begünstigen sogenannte schlechte, lange Schaltvorgänge mit Zugkraftunterbrechung das Auftreten von Pendelschaltungen. Derartige Schaltungen treten beispielsweise bei mit einem Automatikgetriebe ausgebildeten Fahrzeugen auf, wenn diese mit einem schweren Anhänger eine hohe Steigung bergauf fahren und das Fahrzeug aufgrund einer Fahrerwunschvorgabe beschleunigt werden soll. Aufgrund der Fahrerwunschvorgabe zur Beschleunigung des Fahrzeugs erreicht das Fahrzeug am Hang bei entsprechendem Zugkraftangebot einen Betriebszustand, zu dem aus dem ersten Gang oder einem ersten Übersetzungsbereich in einen dazu benachbarten zweiten Gang bzw. in einen zweiten Übersetzungsbereich umzuschalten ist. Wird während des Schaltvorganges die Zugkraft im Bereich des Getriebes unterbrochen, sinkt die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs aufgrund des hohen Fahrwiderstandes während des Schaltvorganges ab. Unterschreitet das ermittelte Übersetzungsverhältnis den vordefinierten ersten Schwellwert, löst dies wiederum eine Rückschaltung in den ersten Gang bzw. in den ersten Übersetzungsbereich aus und das Fahrzeug wird anschließend wieder beschleunigt, bis der vordefinierte zweite Schwellwert überschritten und wiederum eine Schaltung in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches bzw. des zweiten Ganges ausgelöst wird.
• Bekannterweise verursachen Pendelschaltungen aufgrund von in einen Fahrzeugantriebsstrang eingeleiteten Reaktionsmomenten Unstetigkeiten im Fahrverhalten, die in Form von Rucken fahrerseitig wahrnehmbar sind. Zusätzlich wird ein Fahrkomfort auch durch Schaltgeräusche beeinträchtigt, die während der wiederholt durchgeführten Hoch- und Rückschaltungen auftreten. Des Weiteren wird durch viele kurzfristig aufeinander folgende Schaltungen auch eine Lebensdauer der an den Übersetzungsbereichswechseln beteiligten Schaltelemente bzw. Kupplungen beeinträchtigt.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebes zur Verfügung zu stellen, mittels welchem Pendelschaltungen bzw. Schaltpendeln mit geringem Aufwand vermeidbar sind.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebes, mittels dem ein erster Übersetzungsbereich mit kleineren Übersetzungsverhältnissen und wenigstens ein zweiter Übersetzungsbereich mit größeren Übersetzungsverhältnissen des Getriebes darstellbar sind, werden die Übersetzungsverhältnisse des Fahrzeuggetriebes jeweils aus Verhältnissen aus einer Getriebeausgangsdrehzahl oder einer damit korrespondieren Drehzahl und einer Getriebeeingangsdrehzahl oder einer damit korrespondieren Drehzahl ermittelt. Zusätzlich ist das Übersetzungsverhältnis des Fahrzeuggetriebes innerhalb der Übersetzungsbereiche des Fahrzeuggetriebes durch Verstellen eines Übersetzungsverhältnisses eines Variators stufenlos variierbar und Wechsel zwischen den Übersetzungsbereichen sind asynchron durchführbar. Bei Vorliegen eines in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes eines Fahrzeuggetriebes ermittelten Übersetzungsverhältnisses des Fahrzeuggetriebes kleiner als oder gleich einem vordefinierten ersten Schwellwert ergeht eine Anforderung zur Darstellung des ersten Übersetzungsbereiches, während bei Ermitteln eines Übersetzungsverhältnisses des Fahrzeuggetriebes größer als oder gleich einem vordefinierten zweiten Schwellwert, der größer als der erste Schwellwert ist, eine Anforderung zur Darstellung des zweiten Übersetzungsbereiches ergeht.
• Erfindungsgemäß wird bei Vorliegen eines ermittelten Übersetzungsverhältnisses größer oder gleich als der zweite Schwellwert ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches erlaubt und ein Bereichswechsel ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches verhindert.
• Zusätzlich ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass bei Vorliegen eines ermittelten Übersetzungsverhältnisses, das größer als der erste Schwellwert und kleiner als der zweite Schwellwert sowie größer als oder gleich einem dritter Schwellwert ist, der größer als der erste Schwellwert und kleiner als der zweite Schwellwert ist, und bei Vorliegen eines Gradienten des Verlaufs des ermittelten Übersetzungsverhältnisses größer null ein Bereichswechsel ausgehend von dem ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches erlaubt wird und ein Bereichswechsel ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches verhindert wird.
• Des Weiteren wird während des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Vorliegen eines ermittelten Übersetzungsverhältnisses des Fahrzeuggetriebes, das größer als der erste Schwellwert und kleiner als der dritte Schwellwert ist und bei Vorliegen eines Gradienten des Verlaufes des ermittelten Übersetzungsverhältnisses kleiner null, ein Bereichswechsel ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches erlaubt und ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches verhindert.
• Weiterhin ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass bei Vorliegen eines ermittelten Übersetzungsverhältnisses kleiner als oder gleich dem ersten Schwellwert ein Bereichswechsel ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches erlaubt wird und ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches verhindert wird.
• Ansonsten werden durch das Verfahren Bereichswechsel im Fahrzeuggetriebe verboten bzw. verhindert.
• Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Schaltpendeln bzw. werden Pendelschaltungen auf einfache Art und Weise selbst bei einer sich lediglich über einen kleinen bzw. schmalen Übersetzungsverhältnisbereich erstreckenden Schalthysterese vermieden. Dies wird dadurch erreicht, dass nahe eines jeweils eine Hoch- oder eine Rückschaltung auslösenden Schaltpunktes, der dem vordefinierten ersten Schwellwert bzw. dem vordefinierten zweiten Schwellwert entspricht, unter anderem ein aktueller Verlauf eines ermittelten Übersetzungsverhältnisses berücksichtigt wird und jeweils eine Schaltung bzw. ein Bereichswechsel in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches bzw. in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches in Abhängigkeit des aktuell vorliegenden Betriebszustandsverlaufes erlaubt oder verboten wird.
• Ist der dritte Schwellwert gleich dem arithmetischen Mittel aus dem ersten Schwellwert und dem zweiten Schwellwert, ist das erfindungsgemäße Verfahren mit geringem Aufwand durchführbar.
• Entspricht das ermittelte Übersetzungsverhältnis einem gewünschten Übersetzungsverhältnis, das über eine übergeordnete Fahrstrategie eines mit dem Fahrzeuggetriebe ausgeführten Fahrzeuges in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes des Fahrzeuges und/oder in Abhängigkeit einer aktuellen Fahrerwunschvorgabe bestimmt wird und das gleich dem Verhältnis aus einer bestimmten Soll-Drehzahl der Getriebeausgangswelle und einer Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle ist, ist ein mit dem Fahrzeuggetriebe ausgeführtes Fahrzeug unabhängig von einer im Bereich eines Getriebes hinterlegten Getriebesteuerung betätigbar.
• Das ermittelte Übersetzungsverhältnis entspricht bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens einem kommandierten Übersetzungsverhältnis, das in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes eines mit dem Fahrzeuggetriebe ausgeführten Fahrzeuges über eine übergeordnete Fahrstrategie und/oder in Abhängigkeit einer aktuellen Fahrerwunschvorgabe bestimmten gewünschten Übersetzungsverhältnis steht und vorzugsweise ein sogenanntes steigungsbegrenztes Übersetzungsverhältnis darstellt, mittels welchem über die Fahrstrategie und/oder den Fahrerwunsch vorliegende Anforderungen in einem für einen hohen Fahrkomfort erforderlichen Umfang im Bereich des Fahrzeuggetriebes umsetzbar sind.
• Eilt ein Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses außerhalb eines Bereichswechsels im Fahrzeuggetriebe dem Verlauf des gewünschten Übersetzungsverhältnisses vorzugsweise jeweils um ein vordefiniertes Offsetwertabweichen nach, wird eine Anforderung einer Fahrstrategie und/oder ein Fahrerwunsch mit hoher Spontaneität berücksichtigt und umgesetzt.
• Der Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses entspricht bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens während eines Bereichswechsels im Fahrzeuggetriebe dem Verlauf eines aktuellen Übersetzungsverhältnisses des Fahrzeuggetriebes, das gleich dem Verhältnis zwischen einer Ist-Drehzahl der Getriebeausgangswelle und der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle ist. Damit wird verhindert, dass ein über den Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses im Bereich des Fahrzeuggetriebes einzustellendes Übersetzungsverhältnis während ungünstiger Betriebszustandsverläufe eines mit dem Fahrzeuggetriebe ausgeführten Fahrzeugantriebsstranges über der Betriebszeit zunehmend vom Verlauf des aktuellen Übersetzungsverhältnisses des Fahrzeuggetriebes abweicht. Die während eines Bereichswechsels unter Umständen auftretenden letztgenannten Abweichungen beeinträchtigen einen Fahrkomfort umso stärker, je höher die Abweichungen sind. Dies resultiert aus der Tatsache, dass das Übersetzungsverhältnis des Variators in Abhängigkeit des kommandierten Übersetzungsverhältnisses verstellt wird und am Ende eines Bereichswechsels, zu dem die Lastübernahme vom abzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelement des Fahrzeuggetriebes in Richtung des zuzuschaltenden reibschlüssigen Schaltelementes erfolgt, Abweichungen zwischen dem im Bereich des Variators eingestellten Übersetzungsverhältnis und dem aktuell vorliegenden Übersetzungsverhältnis des Fahrzeuggetriebes im Bereich des zuzuschaltenden Schaltelementes am Ende des Bereichswechsels innerhalb kurzer Betriebszeiten ausgeglichen werden, was jedoch unerwünschte Reaktionsmomente im Fahrzeugantriebsstrang verursacht.
• Bei einer mit geringem Steuer- und Regelaufwand durchführbaren weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens eilt der Verlauf des gewünschten Übersetzungsverhältnisses während eines Bereichswechsels im Fahrzeuggetriebe vorzugsweise jeweils um einen vordefinierten Offsetwert abweichend dem Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses nach.
• Entspricht das ermittelte Übersetzungsverhältnis einem prädizierten Übersetzungsverhältnis, dessen Verlauf dem Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses vorzugsweise um einen vordefinierten Offsetwert vorauseilt, wenn der Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses dem Verlauf des gewünschten Übersetzungsverhältnisses folgt, wird mit geringem Aufwand gewährleistet, dass ein Bereichswechsel bzw. eine Gangschaltung im Fahrzeuggetriebe genau dann stattfindet, wenn die Lastübernahme von der zu öffnenden Kupplung in Richtung der zu schließenden Kupplung erfolgt. Der Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses wird unter Berücksichtigung des Gradienten des Verlaufs über eine vordefinierte Zeit, die beispielsweise einer Kupplungsbefüllzeit entspricht, in die Zukunft prädiziert bzw. abgebildet. Damit wird gewährleistet, dass das Fahrzeuggetriebe trotz bis zu diesem den Schaltpunkt charakterisierenden Ereignis durchzuführender Maßnahmen im Bereich des Fahrzeuggetriebes, wie beispielsweise einer Befüllung des zuzuschaltenden Schaltelementes, mit hoher Spontaneität betreibbar ist.
• Werden die Schwellwerte unabhängig von einem im Bereich der Getriebeausgangswelle anliegenden Fahrwiderstand vorgegeben, werden Bereichswechsel im Fahrzeuggetriebe immer bei einem konstanten Übersetzungsverhältnis des Fahrzeuggetriebes durchgeführt. Damit besteht die Möglichkeit, dass bei hohen Lastsituationen, wie einer Bergauffahrt, eine Drehzahl einer mit der Getriebeeingangswelle verbundenen Antriebsmaschine anhebbar ist und der Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches oder vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches bei einer höheren Drehzahl der Getriebeausgangswelle bzw. bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt als bei niedrigen Lastsituationen. Damit ist der über den ersten Übersetzungsbereich darstellbare Geschwindigkeitsbereich bei hohen Lastsituationen größer als bei niedrigen Lastsituationen.
• Im Unterschied hierzu wird bei niedrigen Lastsituationen die Drehzahl der Antriebsmaschine während eines Fahrbetriebes möglichst niedrig eingestellt, um einen geringen Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeuges zu erreichen. Aufgrund des konstanten Gangwahlübersetzungsverhältnisses des Fahrzeuggetriebes erfolgt ein Bereichswechsel vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches oder vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches bei Vorliegen einer niedrigen Drehzahl der Getriebeausgangswelle bzw. einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit, weshalb der über den ersten Übersetzungsbereich darstellbare Geschwindigkeitsbereich eines mit dem Fahrzeuggetriebe ausgeführten Fahrzeuges kleiner ist als bei hohen Lastsituationen.
• Wird während eines Bereichswechsels im Fahrzeuggetriebe eine dem Bereichswechsel zugrunde liegende Bereichsanforderung beibehalten, werden auf einfache Art und Weise undefinierte Betriebszustände im Bereich des Fahrzeuggetriebes vermieden.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Vermeidung von Pendelschaltungen eine einem Bereichswechsel zugrunde liegende Bereichsanforderung nach Abschluss eines Bereichswechsels für eine vordefinierte Wartezeit beibehalten, wobei während der Wartezeit ein Gradient des Verlaufes des ermittelten Übersetzungsverhältnisses bestimmt wird. Mittels dieser Vorgehensweise ist auf einfache Art und Weise verifizierbar, ob die aktuell abgeschlossene Schaltung bzw. der aktuell abgeschlossene Bereichswechsel zur Darstellung des aktuell angeforderten Betriebszustandes des Fahrzeuggetriebes bzw. eines damit ausgeführten Fahrzeuges geeignet ist, ohne dass hierfür eine den aktuell durchgeführten Bereichswechsel aufhebender erneuter Bereichswechsel im Fahrzeuggetriebe ausgelöst und durchgeführt wird.
• Der Kraftfluss wird bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens im Bereich des Fahrzeuggetriebes unterbrochen, wenn eine entsprechende Anforderung seitens einer übergeordneten Fahrstrategie und/oder über eine Fahrerwunschvorgabe vorliegt.
• Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
• Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
• Es zeigt:
• 1 eine stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer Antriebsmaschine, einem stufenlos leistungsverzweigten Fahrzeuggetriebe und mit einem Abtrieb;
• 2 Verläufe eines gewünschten Übersetzungsverhältnisses und eines damit korrespondierenden kommandierten Übersetzungsverhältnisses über der Betriebszeit t;
• 3 eine schematisierte Darstellung einer sogenannten Schalthysterese bzw. einer Gangwahllogik;
• 4 Verläufe des gewünschten Übersetzungsverhältnisses und des kommandierten Übersetzungsverhältnisses während eines aus einem Fahrzeugstillstand heraus durchgeführten Beschleunigungsvorganges des Fahrzeugantriebsstranges gemäß 1, die sich während der Durchführung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens einstellen;
• 5 eine 4 entsprechende Darstellung der Verläufe des gewünschten Übersetzungsverhältnisses und des kommandierten Übersetzungsverhältnisses, wobei der Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses vor und nach einem Bereichswechsel im Fahrzeuggetriebe in die Zukunft prädiziert wird;
• 6 Verläufe des gewünschten Übersetzungsverhältnisses, des kommandierten Übersetzungsverhältnisses und des prädizierten Übersetzungsverhältnisses, die im Wesentlichen den in 5 gezeigten Verläufen entsprechen, wobei das gewünschte Übersetzungsverhältnis während eines Bereichswechsels im Bereich des Fahrzeuggetriebes des Fahrzeugantriebsstranges gemäß 1 im Wesentlichen konstant eingestellt wird; und
• 7 eine 4 entsprechende Darstellung von Verläufen des gewünschten Übersetzungsverhältnisses und des kommandierten Übersetzungsverhältnisses während eines Verzögerungsbetriebszustandes des Fahrzeugantriebsstranges gemäß 1, die sich während der Durchführung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens einstellen.
• Ein Fahrzeugstrang 1 mit einem Fahrzeuggetriebe 2 ist in 1 dargestellt. Das Fahrzeuggetriebe 2 stellt ein stufenloses Leistungsverzweigungsgetriebe mit primärer Kopplung eines Variators 3 an eine Antriebsmaschine 4 dar, die vorliegend als Brennkraftmaschine ausgeführt ist. Im Zugbetrieb des Fahrzeugantriebsstranges 1 treibt eine Motorausgangswelle 5 der Antriebsmaschine 4 eine Getriebeeingangswelle 6 an, die über eine als Stirnradverzahnung ausgeführte Getriebeeinheit 7 mit einer ersten Welle 8 des Variators 3 in Verbindung steht. Zusätzlich steht die Getriebeeingangswelle 6 über eine ebenfalls als Stirnradverzahnung ausgeführte zweite Getriebeeinheit 9 mit einem Summiergetriebe 10 in Wirkverbindung, das vorliegend beispielhaft als Einfachplanetengetriebe ausgebildet ist.
• Eine zweite Welle 11 des Variators 3 ist über eine dritte Getriebeeinheit 40, die ebenfalls als Stirnradgetriebe ausgeführt ist, mit einer ersten Welle 12 des Summiergetriebes 10 wirkverbunden, die vorliegend das Sonnenrad des Summiergetriebes 10 ist. Die Getriebeeingangswelle 6 ist über die zweite Getriebeeinheit 9 mit einer zweiten Welle 13 des Summiergetriebes 10 gekoppelt, die den Planetenträger darstellt, auf dem Planetenräder 14 drehbar angeordnet sind. Die Planetenräder 14 kämmen vorliegend sowohl mit dem Sonnenrad 12 als auch mit einer als Hohlrad ausgeführten dritten Welle 15 des Summiergetriebes, wobei das Hohlrad 15 mit einer Welle 16 drehfest verbunden ist, die in Richtung eines zwischen dem Summiergetriebe 10 und einem Abtrieb 17 des Fahrzeugantriebsstranges 1 angeordneten Schaltgetriebebereiches 18 verläuft.
• Auf der Welle 16 ist ein Losrad 19 drehbar angeordnet, das über ein erstes reibschlüssiges Schaltelement 22 drehfest mit der Welle 16 verbindbar ist. Das Losrad 19 kämmt mit einem Festrad 24 einer Vorgelegewelle 31 des Schaltgetriebebereiches 18, die vorliegend koaxial zur Getriebeeingangswelle 6 angeordnet ist und eine Getriebeausgangswelle darstellt. Des Weiteren ist die Welle 16 über ein weiteres reibschlüssiges Schaltelement 23 mit einer koaxial zur Welle 16 angeordneten Welle 41 drehfest verbindbar, auf der zwei Losräder 20, 21 drehbar gelagert sind. Die Losräder 20 und 21 sind über ein vorliegend formschlüssiges Schaltelement 42 wechselweise mit der Welle 41 koppelbar, wobei bei zugeschaltetem Losrad 20 und gleichzeitig geschlossenem Schaltelement 23 und wiederum gleichzeitig geöffnetem Schaltelement 22 im Fahrzeuggetriebe 2 ein Übersetzungsbereich für Rückwärtsfahrt eingelegt ist, während bei über das formschlüssige Schaltelement 42 zugeschaltetem Losrad 21 und gleichzeitig geschlossenem Schaltelement 23 bei geöffnetem Schaltelement 22 im Fahrzeuggetriebe 2 ein zweiter Übersetzungsbereich für Vorwärtsfahrt eingelegt ist, über den größere Übersetzungsverhältnisse des Fahrzeuggetriebes für Vorwärtsfahrt darstellbar sind als bei über das Schaltelement 22 und das darüber zuschaltbare Losrad 19 eingelegtem ersten Übersetzungsbereich für Vorwärtsfahrt. Das Losrad 20 kämmt mit einem Zwischenrad 43, das wiederum mit einem Festrad der Vorgelegewelle 31 in Eingriff steht, während das Losrad 21 mit einem weiteren Festrad 45 der Vorgelegewelle 31 in Eingriff steht.
• Um ein Antriebsmoment der Antriebsmaschine 4 von der Vorgelegewelle 31 in Richtung des Abtriebs 17 des Fahrzeugantriebsstranges 1 führen zu können, ist die Vorgelegewelle 31 über ein vorliegend als formschlüssiges Schaltelement ausgeführtes weiteres Schaltelement 46 drehfest mit einer koaxial zur Vorgelegewelle 31 vorgesehenen weiteren Welle 47 verbindbar, die im Bereich einer Kegelradverzahnung 48 mit einem Achsdifferential 49 einer vorliegend als Fahrzeughinterachse ausgeführten Fahrzeugachse 50 des Fahrzeugantriebsstranges 1 in Wirkverbindung steht. Das Achsdifferential 49 ist mit einer Differentialsperre ausgebildet, die über ein Differentialsperrschaltelement 51 ein- und auslegbar ist. Zusätzlich kämmt ein Festrad 52 der weiteren Welle 47 mit einem Zahnrad 53, das mit einem weiteren Zahnrad 54 drehfest in Wirkverbindung steht, welches wiederum mit einem Zahnrad 62 kämmt, das über ein reibschlüssiges Schaltelement 55 mit einer in Richtung einer vorliegend als Fahrzeugvorderachse ausgeführten weiteren Fahrzeugachse 56 führenden Welle 63 drehfest verbindbar ist.
• Die Zahnräder 53 und 54 sind drehbar auf einer Abtriebswelle 57 bzw. einer PTO-Welle angeordnet, über die Drehmoment von der Getriebeeingangswelle 6 in Richtung von Nebenverbrauchern eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 beispielsweise ausgeführten Traktors oder eines anderen Arbeitsgerätes weiterleitbar ist. Dabei ist das an der Getriebeeingangswelle 6 anliegende Drehmoment in der später näher beschriebenen Art und Weise über verschiedene zu- und abschaltbare Leistungspfade des Fahrzeuggetriebes 2 in Richtung der Abtriebswelle 57 weiterleitbar.
• Der Variator 3 ist als Hydrostateinheit in Schrägscheibenbauweise mit einer als Pumpe ausgeführten hydraulischen Verstelleinheit 28A und einer als Motor ausgeführten hydraulischen Konstanteinheit 28B in einer sogenannten Back-to-Back-Bauweise ausgebildet, die raumsparend und funktionsgünstig zusammenwirken. In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht jedoch auch die Möglichkeit, eine andere geeignete konstruktive Ausführung eines Variators, beispielsweise einen mechanischen Variator, wie einen Umschlingungsvariator, oder einen Elektromotor oder dergleichen, vorzusehen, um im Bereich des Variators 3 eine Übersetzung des Fahrzeuggetriebes 2 innerhalb eines jeweils gemeinsam mit dem Schaltgetriebebereich 18 darstellbaren Übersetzungsbereiches zwischen einem Maximum und einem Minimum stufenlos zu verändern.
• Eine Drehzahl im Bereich des Abtriebs 17 ist in jedem der Übersetzungsbereiche durch entsprechende Veränderung der Übersetzung des Fahrzeuggetriebes 2 im Bereich des Variators 3 zwischen einem minimalen und einem maximalen Drehzahlwert verstellbar, wobei hierfür der gesamte Übersetzungsbereich des Variators 3 verwendet wird, um die Hydrostateinheit bzw. den Variator 3 mit kleinen Fördervolumina und somit geringen Grundverlusten ausführen zu können.
• Um die Drehzahl des Abtriebs 17 in allen Übersetzungsbereichen für Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert verändern zu können, sind die Übersetzungen der Getriebeeinheiten 7, 9 und 40 sowie die Standübersetzung des Summiergetriebes 10 entsprechend aufeinander abgestimmt. Ein mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführtes Fahrzeug, beispielsweise ein Traktor oder ein anderes Arbeitsgerät, ist bei eingelegtem ersten Übersetzungsbereich für Vorwärtsfahrt oder eingelegtem Übersetzungsbereich für Rückwärtsfahrt durch geeignete Ansteuerung des Variators 3 aus dem Fahrzeugstillstand anfahrbar oder bei geschlossenem Fahrzeugantriebsstrang 1 auch in den Fahrzeugstillstand überführbar.
• Der erste Übersetzungsbereich für Vorwärtsfahrt ist vorliegend für Arbeiten in einem unteren Geschwindigkeitsbereich eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführten Fahrzeuges ausgelegt, während bei eingelegtem zweiten Übersetzungsbereich für Vorwärtsfahrt ein Transportbetrieb mit höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten darstellbar ist.
• Dadurch, dass die Schaltelemente 22 und 23 als reibschlüssige Schaltelemente ausgeführt sind und bei geöffnetem reibschlüssigen Schaltelement 23 über das formschlüssige Schaltelement 42 das Losrad 20 oder das Losrad 21 in lastfreiem Betriebszustand wechselweise drehfest mit der Welle 41 verbindbar sind, sind die asynchronen Wechsel zwischen den Übersetzungsbereichen für Vorwärtsfahrt und ein Wechsel vom ersten Übersetzungsbereich für Vorwärtsfahrt in den Übersetzungsbereich für Rückwärtsfahrt zugkraftunterbrechungsfrei durchführbar. Des Weiteren ist ein reibschlüssiges Abbremsen und Beschleunigen eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführten Fahrzeuges mit einer Fahrtrichtungsumkehr des Fahrzeuges durch den Fahrzeugstillstand hindurch ohne störende Umschaltvorgänge im Fahrzeugstillstand zwischen einem Vorwärtsfahrbetrieb und einem Rückwärtsfahrbetrieb bzw. zwischen einem Rückwärtsfahrbetrieb und einem Vorwärtsfahrbetrieb darstellbar.
• Zusätzlich besteht bei dem Fahrzeuggetriebe 2 auf konstruktiv einfache Art und Weise die Möglichkeit, einen Wechsel zwischen den Übersetzungsbereichen durch eine Anpassung der Drehzahl der Antriebsmaschine 4 und/oder durch eine entsprechende Veränderung der Übersetzung im Bereich des Variators 3 zu ermöglichen bzw. zu unterstützen. Ist im Fahrzeuggetriebe beispielsweise der erste Übersetzungsbereich für Vorwärtsfahrt bei geschlossenem reibschlüssigen Schaltelement 22 und gleichzeitig geöffnetem reibschlüssigen Schaltelement 23 eingelegt und liegt eine entsprechende Anforderung zum Einlegen des zweiten Übersetzungsbereiches für Vorwärtsfahrt vor, wird zunächst das Losrad 20 über das formschlüssige Schaltelement 42 mit der weiteren Welle 41 drehfest verbunden.
• Anschließend besteht beispielsweise die Möglichkeit, zunächst das erste reibschlüssige Schaltelement 22 in einen Schlupfbetrieb zu überführen, in dem das im Fahrzeugantriebsstrang 1 geführte Drehmoment noch über das erste reibschlüssige Schaltelement 22 weitergeleitet wird. Wiederum anschließend wird die Übertragungsfähigkeit des reibschlüssigen Schaltelementes 23 angehoben, bis über dieses das Drehmoment führbar ist.
• Nach der Drehmomentübernahme durch das reibschlüssige Schaltelement 23 wird das reibschlüssige Schaltelement 22 vollständig geöffnet und die Differenzdrehzahl im Bereich des zweiten reibschlüssigen Schaltelementes 23 durch entsprechende Übersetzungsänderung im Bereich des Variators 3 innerhalb kurzer Betriebszeiten bei gleichzeitig geringer Belastung des Schaltelementes 23 ausgeglichen, wobei das reibschlüssige Schaltelement 23 beispielsweise erst in vollständig schlupffreiem Betrieb vollständig geschlossen wird.
• Liegt eine entsprechende Anforderung für einen Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich für Vorwärtsfahrt in den Übersetzungsbereich für Rückwärtsfahrt vor, wird das Losrad 21 über das formschlüssige Schaltelement 42 durch entsprechende Betätigung drehfest mit der Welle 41 verbunden und anschließend die vorbeschriebene Lastübernahme ausgehend von zunächst noch geschlossenem Schaltelement 22 in Richtung des noch geöffneten reibschlüssigen Schaltelementes 23 vorzugsweise in der vorbeschriebenen Art und Weise wie beim Übersetzungswechsel vom ersten Übersetzungsbereich für Vorwärtsfahrt in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches für Vorwärtsfahrt durchgeführt, wobei das Fahrzeug bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit in Vorwärtsfahrtrichtung zunächst gegen null abgebremst und anschließend in Rückwärtsfahrtrichtung beschleunigt wird.
• Zusätzlich ist das Fahrzeuggetriebe 2 mit einem weiteren formschlüssigen Schaltelement 25 ausgebildet, über das die Abtriebswelle 57 als motorabhängige oder als wegabhängige Zapfwelle betreibbar ist. Generell ist bei sogenannten Schleppern, die ein relativ geringes Fahrzeuggewicht bei gleichzeitig hoher Motorisierung aufweisen, über eine wegabhängige Zapfwelle ein entsprechend hohes Zugkraftangebot in gewünschtem Umfang umsetzbar. Über eine wegabhängige Zapfwelle ist ein Schlepper oder dergleichen auf einfache Art und Weise mit einem angetriebenen Anhänger oder einer angetriebenen Geräteachse kombinierbar, da eine als Wegzapfwelle angetriebene Heckzapfwelle synchron zur Fahrzeuggeschwindigkeit umläuft und das zur Verfügung stehende Zugkraftangebot dann auch im Bereich eines von einem Schlepper oder dergleichen gezogenen Anhängers oder einer Geräteachse abstützbar ist.
• Über das formschlüssige Schaltelement 25 ist ein auf der Abtriebswelle 57 angeordnetes Losrad 26 drehfest mit der Abtriebswelle 57 verbindbar, das mit einem Festrad 27 der Vorgelegewelle 31 kämmt. Die Abtriebswelle 57 wird somit bei über das formschlüssige Schaltelement 25 drehfest mit der Abtriebswelle 57 verbundenem Losrad 26 als wegabhängige Welle betrieben, da die Abtriebswelle 57 dann über eines der reibschlüssigen Schaltelemente 22 oder 23 und somit den Schaltgetriebebereich 18 sowie den Variator 3 mit der Getriebeeingangswelle 6 verbunden ist.
• Wird die Abtriebswelle 57 über das formschlüssige Schaltelement 25 mit einer koaxial hierzu angeordneten Welle 29 verbunden, die über ein weiteres formschlüssiges Schaltelement 30 mit einer zusätzlichen weiteren Welle 32 verbindbar ist, die wiederum über ein zusätzliches formschlüssiges Schaltelement 33 in geschlossenem Betriebszustand eines weiteren reibschlüssigen Schaltelementes 34 mit der Getriebeeingangswelle 6 verbunden ist, ist die Abtriebswelle 57 als motorabhängige Zapfwelle betreibbar und im Wesentlichen direkt mit der Getriebeeingangswelle 6, d.h. ohne Zwischenschaltung des Schaltgetriebebereiches 18, verbunden.
• Über die Schaltelemente 30, 33 und 34 sind jeweils unterschiedliche Übersetzungen zwischen der Getriebeeingangswelle 6 und der Abtriebswelle 57 darstellbar. So sind zwei drehfest miteinander gekoppelte Losräder 35, 36, die drehbar auf der Getriebeeingangswelle 6 angeordnet sind, über das Schaltelement 34 drehfest mit der Getriebeeingangswelle 6 verbindbar. Die Losräder 35 und 36 kämmen wiederum mit drehbar auf der weiteren Welle 32 angeordneten Losrädern 37, 38, die in Abhängigkeit einer Schaltstellung des formschlüssigen Schaltelements 33 wechselweise mit der weiteren Welle 32 drehfest in Wirkverbindung bringbar sind. Die Welle 32 ist wiederum über das formschlüssige Schaltelement 30 drehfest mit der Welle 29 koppelbar, um ein an der Welle 32 anliegendes Drehmoment über die Welle 29 und das formschlüssige Schaltelement 25 auf die Abtriebswelle 57 führen zu können.
• In einer hierzu abweichenden Schaltstellung des formschlüssigen Schaltelementes 30 koppelt das formschlüssige Schaltelement 30 ein drehbar auf der Welle 29 angeordnetes Losrad 39 drehfest mit der weiteren Welle 29, das mit einem Losrad 58 kämmt. Das Losrad 58 ist drehfest mit einem weiteren auf einer Welle 59 angeordneten Losrad 60 verbunden, das wiederum mit einem Festrad 61 der Welle 32 in Eingriff steht, womit ein an der Welle 32 anliegendes Drehmoment bei drehfest mit der Welle 29 gekoppeltem Losrad 39 über die die Zahnräder 61 und 60 sowie die Zahnräder 58 und 39 umfassende Räderkette von der Welle 32 auf die Welle 29 und von dort über das Schaltelement 25 auf die Abtriebswelle 57 geführt wird.
• Im Betrieb des Fahrzeugantriebsstranges 1 wird jeweils ein aktuell vorliegendes Übersetzungsverhältnis iA berechnet, das einem Verhältnis aus einer messtechnisch ermittelten Drehzahl der Getriebeeingangswelle 6 und einer ebenfalls messtechnisch ermittelten Drehzahl der vorliegend die Getriebeausgangswelle des Fahrzeuggetriebes 2 darstellenden Vorgelegewelle 31 entspricht. Zusätzlich wird über eine übergeordnete Fahrstrategie und/oder in Abhängigkeit einer aktuell vorliegenden Fahrerwunschvorgabe eine Soll-Abtriebsdrehzahl bzw. eine Soll-Drehzahl der Getriebeausgangswelle 31 generiert, in deren Abhängigkeit ein sogenanntes gewünschtes Übersetzungsverhältnis iG ermittelt wird. Dabei entspricht das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG dem Koeffizienten aus der Soll-Drehzahl der Getriebeausgangswelle 31 und der gemessenen Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle 6.
• Da der Verlauf des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG wie in 2 dargestellt, einen sprungförmigen bzw. treppenförmigen Verlauf aufweisen kann, wird für den Betrieb des Fahrzeuggetriebes 2 ein in Abhängigkeit des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG stehendes sogenanntes kommandiertes Übersetzungsverhältnis iK verwendet, das außerhalb von aktuell durchgeführten Übersetzungsbereichswechseln im Fahrzeuggetriebe 2 dem gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG folgt, wobei der Gradient des Verlaufes des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK jedoch einen definierten Maximalwert nicht übersteigt, um Übersetzungsänderungen im Fahrzeuggetriebe 2 in einem für einen hohen Fahrkomfort erforderlichen Umfang durchzuführen.
• Sowohl das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG als auch das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK stellen die Soll-Größen dar, in deren Abhängigkeit das aktuelle Übersetzungsverhältnis iA zur Umsetzung der Anforderung der Fahrstrategie und/oder des Fahrerwunsches verändert wird.
• Um den Fahrkomfort zu verbessern und den Betrieb des Fahrzeuggetriebes 2 gegen schlechte Schaltungen, die durch eine Zugkraftunterbrechung während eines Bereichswechsels gekennzeichnet sind, abzusichern, entspricht das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK während eines Schaltvorganges bzw. während eines Übersetzungsbereichswechsels im Fahrzeuggetriebe 2 dem aktuellen Übersetzungsverhältnis iA bzw. wird auf dieses umgeschaltet. Damit wird beispielsweise während eines Betriebszustandsverlaufes eines mit einem Automatikgetriebe ausgeführten Fahrzeuges, das mit einem schweren Anhänger einen steilen Berg hochfährt und gleichzeitig anforderungsgemäß zu beschleunigen ist, ein Fahrkomfort verbessert.
• Aufgrund der Anforderung zum Beschleunigen des Fahrzeuges und einer damit einhergehenden Betriebszustandsänderung, wird ab Überschreiten einer im System hinterlegten Schaltgrenze ein Übersetzungsbereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches für Vorwärtsfahrt im Fahrzeuggetriebe 2 angefordert. Tritt während des dadurch ausgelösten Bereichswechsels eine Zugkraftunterbrechung auf, wird das Fahrzeug während des Bereichswechsels aufgrund des über eine definierte Betriebszeit stattfindenden Bereichswechsels und der am Fahrzeug angreifenden Hangabtriebskraft verzögert.
• Durch das Angleichen des kommandierten Übersetzungsverhältnisses an das aktuelle Übersetzungsverhältnis iA werden aufgrund der während den asynchronen Bereichswechseln unter Umständen auftretenden Zugkraftunterbrechung den Fahr- bzw. Schaltkomfort in unerwünschtem Umfang beeinträchtigende Abweichungen zwischen den Verläufen des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK und des aktuellen Verhältnisses daraus resultierende unerwünscht hohe Schaltrucke vermieden.
• Eine Gangschaltung bzw. ein Übersetzungsbereichswechsel ist im Fahrzeuggetriebe 2 genau dann abzuschließen, wenn das über das Fahrzeuggetriebe 2 geführte Drehmoment jeweils vom abzuschaltenden Schaltelement 22 oder 23 von dem zu schließenden Schaltelement 23 oder 22 übernommen wird. Bis zu diesem Zeitpunkt sind jedoch Maßnahmen, wie beispielsweise eine Kupplungsbefüllung oder dergleichen, durchzuführen. Zu diesem Zweck wird der Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK bei Varianten des erfindungsgemäßen Verfahren prädiziert und als sogenanntes prädiziertes Übersetzungsverhältnis iP zur Verfügung gestellt, in dessen Abhängigkeit dann das Fahrzeuggetriebe 2 betrieben wird.
• Da das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK während eines Bereichswechsels im Fahrzeuggetriebe 2 dem aktuellen Übersetzungsverhältnis iA gleichgesetzt wird und daher nicht über den gesamten Betriebsbereich des Fahrzeuggetriebes 2 in Richtung des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG verläuft, sind folgende Betriebszustände bzw. Fälle für den Betrieb des Fahrzeuggetriebes mithilfe der Prädizierung des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK zu unterscheiden:
  Verläuft das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK in Richtung des gewünschten Übersetzungsverhältnis iG, wird das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK in Abhängigkeit der aktuellen Steigung des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK prädiziert, wobei die Zeitspanne, um welche das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK in die Zukunft abgebildet wird, beispielsweise der Kupplungsbefüllzeit des Schaltelementes 22 bzw. 23 entsprechen kann.
• Im Unterscheid hierzu findet keine Prädizierung des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK statt, wenn das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK nicht in Richtung des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG verläuft. In diesem Fall ist das prädizierte Übersetzungsverhältnis iP gleich dem kommandierten Übersetzungsverhältnis iK, wobei diese Annahme beispielsweise während eines Bereichswechsels bzw. während eines Schaltvorganges im Fahrzeuggetriebe 3 erfolgt, während welchem das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK gleich dem aktuellen Übersetzungsverhältnis iA ist.
• Wann im Fahrzeuggetriebe 2 ein Bereichswechsel stattfindet, wird jeweils in Abhängigkeit des aktuell vorliegenden Betriebszustandes des Fahrzeuggetriebes 2 und des aktuellen Übersetzungsverhältnisses iA, des prädizierten Übersetzungsverhältnisses iP und/oder des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG unter Verwendung der in 3 dargestellten Schalthysterese bzw. Gangwahllogik bestimmt. Über die Schalthysterese wird in Abhängigkeit eines jeweils verwendeten Übersetzungsverhältnisses iA, iP und/oder iG der jeweils im Fahrzeuggetriebe 2 einzulegende Übersetzungsbereich bestimmt. Dabei ist über die Schalthysterese festgelegt, dass bei Vorliegen eines in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes des Fahrzeuggetriebes übermittelten Übersetzungsverhältnisses iA, iP und IG des Fahrzeuggetriebes 2 kleiner oder gleich als ein vordefinierter erster Schwellwert P21 eine Anforderung zur Darstellung des ersten Übersetzungsbereiches und bei Ermitteln eines Übersetzungsverhältnisses iA, iP und/oder iG größer oder gleich als ein vordefinierter zweiter Schwellwert P12, der größer als der erste Schwellwert P21 ist, eine Anforderung zur Darstellung des zweiten Übersetzungsbereiches ergeht. Zusätzlich ist ein dritter Schwellwert M12 vorgesehen, der gleich dem arithmetischen Mittelwert aus den beiden Schwellwerten P21 und P12 ist und der in dem später beschriebenen Umfang verwendet wird.
• In Abhängigkeit der nachfolgend anhand der Darstellungen gemäß 4 bis 7 näher beschriebenen sogenannten Pendelschaltungsvermeidungslogik wird jeweils entschieden, ob der über die Gangwahllogik gewünschte bzw. ausgewählte Gang bzw. Übersetzungsbereich auch wirklich angefordert und im Fahrzeuggetriebe 2 eingelegt wird. Wird ein von dem aktuell im Fahrzeuggetriebe 2 eingelegten Übersetzungsbereich abweichender Übersetzungsbereich bzw. Gang von der Gangvorwahllogik gewünscht bzw. angefordert und ein Gang- bzw. Bereichswechsel durch die Pendelschaltungsvermeidungslogik erlaubt, so wird während der Zeit des Bereichswechsels und eines sich daran anschließenden vordefinierten Zeitraumes der Gangwunsch als Anforderung belassen. D. h., selbst wenn über die Gangvorwahllogik eine andere Anforderung ermittelt wird, wird keine neue Ganganforderung erstellt. Dieser Vorgehensweise liegt die Annahme zugrunde, dass eine Zugkraftunterbrechung im Fahrzeugantriebsstrang 1 nur während des angeforderten bzw. aktuell durchgeführten Bereichswechsels auftritt.
• Über die Pendelschaltungsvermeidungslogik werden die nachfolgenden Betriebszustände berücksichtigt:
  Ist das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG größer oder gleich dem zweiten Schwellwert P12, wird jeweils nur ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches zugelassen, während ein Bereichswechsel ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches vermieden bzw. verboten wird.
• Ist das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG größer als der vordefinierte erste Schwellwert P21 und kleiner als der vordefinierte zweite Schwellwert P12 wird neben dem aktuell vorliegenden Wert des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG zusätzlich das Vorzeichen der Steigung des Verlaufes der kommandierten Übersetzung iK berücksichtigt.
• Ist das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG größer als der dritte Schwellwert M12 und ist das Vorzeichen des Gradienten des Verlaufs des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK positiv bzw. größer null, wird ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches erlaubt, während ein Bereichswechsel ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches verhindert wird bzw. verboten ist.
• Im Unterschied hierzu wird ein Bereichswechsel ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches durchgeführt bzw. erlaubt und ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches verhindert bzw. verboten, wenn das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG kleiner als der dritte Schwellwert M12 und das Vorzeichen der Steigung bzw. des Gradienten des Verlaufes des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK negativ bzw. kleiner null ist.
• Bei allen anderen Fallkonstellationen darf sich der aktuell angeforderte Gang bzw. der aktuell angeforderte Übersetzungsbereich nicht ändern.
• Zusätzlich wird über die Pendelschaltungsvermeidungslogik ein Übersetzungsbereichswechsel ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in den ersten Übersetzungsbereich erlaubt und ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches verhindert bzw. verboten, wenn das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG kleiner als oder gleich dem ersten Schwellwert P21 ist.
• 4 zeigt einen Verlauf des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG und des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK während eines Betriebszustandsverlaufes des Fahrzeugantriebsstranges 1 gemäß 1, während dem ein mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführtes Fahrzeug mit einem schweren Anhänger einen Berg hochfährt und gemäß eines vorliegenden Fahrerwunsches zu beschleunigen ist. Während der Bergauffahrt wird ab Erreichen eines definierten Übersetzungsverhältnisses über die Gangvorwahllogik gemäß 3 ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches für Vorwärtsfahrt gewünscht und anschließend der Bereichswechsel durchgeführt, wobei während des Bereichswechsels eine Zugkraftunterbrechung auftritt und das Fahrzeug langsamer wird.
• Während des Beschleunigungsvorganges muss das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG größer als das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK sein. Zusätzlich muss das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG während des Bereichswechsels und nach dem Bereichswechsel größer als der erste Schwellwert P21 sein, da das Fahrzeug entsprechend der Anforderung schneller oder zumindest mit konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit zu betreiben ist und anforderungsgemäß nicht langsamer werden soll.
• In dem in 4 dargestellten Beispiel eilt das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG um einen gewissen Abstand dem kommandierten Übersetzungsverhältnis iK voraus. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles auch andere Verläufe des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG und des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK denkbar sind, ohne den erfindungsgemäßen Gedanken zu verlassen.
• Zu einem Zeitpunkt T0 liegt eine entsprechende Anforderung für eine Beschleunigung eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 gemäß 1 ausgeführten Fahrzeuges aus dem Fahrzeugstillstand heraus vor. Für diesen Zweck wird das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG angehoben. Das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK verläuft in Richtung des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG. Bis zu einem Zeitpunkt T1 ist das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert P21.
• Aufgrund der über die Pendelschaltungsvermeidungslogik festgelegten Kriterien ist im Fahrzeuggetriebe 2 zum Zeitpunkt T1 eine Schaltung ausgehend vom aktuell eingelegten ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches verboten bzw. wird durch diese verhindert. Nach dem Zeitpunkt T1 wechselt das Kriterium für die Auswahl der durch die Pendelschaltungsvermeidungslogik erlaubten Bereichswechsel im Fahrzeuggetriebe 2.
• Bis zum Zeitpunkt T2 ist das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG kleiner als der dritte Schwellwert M12 und das Vorzeichen des Gradienten des Verlaufs des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK ist größer null, weshalb ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereich von der Pendelschaltungsvermeidungslogik verhindert wird. Mit weiter zunehmender Betriebszeit t steigt das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG an und ist ab dem Zeitpunkt T2 größer als der dritte Schwellwert M12. Da der Gradient des Verlaufs des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK auch nach dem Zeitpunkt T2 positiv ist, wird ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in den zweiten Übersetzungsbereich seitens der Pendelschaltungsvermeidungslogik zugelassen. Der über die Gangwahllogik gemäß 3 angeforderte gewünschte Gang bzw. Übersetzungsbereich ist nach wie vor der erste Übersetzungsbereich, weshalb im Fahrzeuggetriebe 2 noch keine Schaltung stattfindet.
• Das Kriterium für die Auswahl der durch die Pendelschaltungsvermeidungslogik erlaubten Bereichswechsel wechselt zum Zeitpunkt T3 nochmals. Zum Zeitpunkt T3 ist das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG größer oder gleich dem zweiten vordefinierten Schwellwert P12, weshalb Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches durchgeführt werden bzw. seitens der Pendelschaltungsvermeidungslogik erlaubt sind. Unabhängig davon wird zum Zeitpunkt T3 nach wie vor kein Bereichswechsel im Fahrzeuggetriebe 2 durchgeführt, da zum Zeitpunkt T3 der zweite Übersetzungsbereich nicht von der Gangwahllogik gewünscht wird.
• Zum Zeitpunkt T4 erreicht das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK den zweiten Schwellwert P12 und ist somit größer oder gleich dem zweiten Schwellwert P12, weshalb durch die Gangwahllogik gemäß 3 der zweite Übersetzungsbereich angefordert bzw. gewünscht wird. Da durch die Pendelschaltungsvermeidungslogik ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches erlaubt ist, wird der neue gewünschte Gang bzw. der zweite Übersetzungsbereich angefordert und der hierfür erforderliche Schaltvorgang bzw. Bereichswechsel im Fahrzeuggetriebe 2 gestartet.
• Während des Schaltvorganges, der zum Zeitpunkt T4 beginnt und zu einem Zeitpunkt T6 endet, und einer sich daran anschließenden Wartezeit tS, die vom Zeitpunkt T6 bis zu einem darauf folgenden Zeitpunkt T7 andauert, wird die aktuell vorliegende Ganganforderung bzw. der angeforderte Übersetzungsbereichswunsch beibehalten, außer es ergeht eine aktuelle Anforderung zum Einstellen eines Neutralbetriebszustandes des Fahrzeugantriebsstranges 1. Im Neutralbetriebszustand ist die Getriebeausgangswelle 31 durch entsprechendes Schalten des formschlüssigen Schaltelementes 46 von der Welle 47 getrennt und es ist das Antriebsmoment der Antriebsmaschine 4 nicht länger über das Fahrzeuggetriebe 2 in Richtung des Abtriebs 17 führbar.
• Gleichzeitig entspricht das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK im vorbeschriebenen Umfang während des Bereichswechsels, d. h. zwischen den Zeitpunkten T4 bis T6, gleich dem aktuellen Übersetzungsverhältnis iA, um den Fahrzeugantriebsstrang 1 in einem für einen hohen Fahrkomfort erforderlichen Umfang zu betreiben. Aufgrund der während des Bereichswechsels auftretenden Zugkraftunterbrechung und der angreifenden Hangabtriebskraft wird das mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführte Fahrzeug langsamer, weshalb auch das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK dem aktuellen Übersetzungsverhältnis entsprechend abnimmt. Das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK wird dann nicht mehr dem gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG nachgeführt und der Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK weist eine negative Steigung auf.
• Ab dem Zeitpunkt T6, zu dem der Bereichswechsel abgeschlossen ist, steigt der Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK wieder in Richtung des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG mit positiver Steigung an. Nach Abschluss des Bereichswechsels wird angenommen, dass das nunmehr zugeschaltete Schaltelement 23 das über den Fahrzeugantriebsstrang 1 zu führende Drehmoment im vollen Umfang überträgt und im Bereich des Abtriebs 17 ein entsprechendes Zugkraftangebot vorliegt. Unabhängig davon wird die zum Zeitpunkt T4 über die Gangwahllogik gemäß 3 generierte Ganganforderung bzw. Übersetzungsbereichsanforderung über die Wartezeit tS konstant gehalten.
• Für die Bestimmung der aktuellen Steigung des Verlaufs des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK werden oft der aktuelle Wert und ein oder mehrere Werte aus dem Signalverlauf verwendet. Zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass das berechnete Signal gefiltert wird. Der gewünschte Übersetzungsbereich wird zusätzlich zum Schaltvorgang über die Wartezeit tS konstant gehalten, damit bis zum Ende der Wartezeit tS die berechnete gefilterte Steigung des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK in die korrekt berechnete Richtung zeigt. Dabei kann die Wartezeit tS beispielsweise 50 bis 100 Millisekunden betragen und hängt vom jeweiligen Tastverhältnis des Getriebesystems ab.
• Zum Zeitpunkt T7 ist das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG kleiner als der dritte Schwellwert M12 und das Vorzeichen des Verlaufs des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK ist positiv, weshalb sich der aktuell gewünschte Übersetzungsbereich nicht ändert und eine Schaltung im Bereich des Fahrzeuggetriebes 2 verhindert wird bzw. durch die Pendelschaltungsvermeidungslogik verboten ist. Das Kriterium für die Auswahl der durch die Pendelschaltungsvermeidungslogik erlaubten Bereichswechsel wechselt zum Zeitpunkt T9 nochmals, da ab dem Zeitpunkt T9 das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG größer als oder gleich dem zweiten Schwellwert P12 ist und eine Rückschaltung ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches verboten ist.
• Die den in 5 gezeigten Verläufen zugrunde liegende Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der betrachtete Betriebszustandsverlauf eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 gemäß 1 ausgeführten Fahrzeuges weisen im Wesentlichen den zu 4 näher erläuterten Umfang auf. Der wesentliche Unterschied ist, dass bei der den Verläufen gemäß 5 zugrundeliegenden Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens in Abhängigkeit des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK ein prädiziertes Übersetzungsverhältnis iP bestimmt wird, mit dessen Hilfe das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK jeweils in die Zukunft abgebildet wird, um das Fahrzeuggetriebe 2 mit einer höheren Spontaneität betreiben zu können.
• Das bedeutet, dass die jeweils zu den Zeitpunkten T0 bis T4 beschriebenen Ereignisse bzw. Prüfungen jeweils in Abhängigkeit des Verlaufes des prädizierten Übersetzungsverhältnisses iP und nicht direkt über den Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK durchgeführt werden. Grundsätzlich entspricht der Verlauf des prädizierten Übersetzungsverhältnisses iP einer Parallelverschiebung des Verlaufes des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK.
• Bereichswechsel im Fahrzeuggetriebe 2 werden bei dem 5 zugrundeliegenden Ausführungsbeispiel durch die Pendelschaltungsvermeidungslogik in Abhängigkeit des Verlaufes des prädizierten Übersetzungsverhältnisses iP in gleichem Umfang erlaubt oder verhindert, wie es bei dem 4 zugrundeliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist, bei dem der Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK direkt betrachtet wird. Durch die 5 zugrundeliegende Vorgehensweise werden die Kriterien, zu denen ein Bereichswechsel erlaubt oder verhindert wird, früher als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 berücksichtigt. Aus diesem Grund wird nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zu der Beschreibung zu 4 näher eingegangen und bezüglich des weiteren Funktionsumfanges der Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß 5 auf die vorstehende Beschreibung zu 4 verwiesen.
• Da zum Zeitpunkt T4 der Verlauf des prädizierten Übersetzungsverhältnisses iP gleich dem zweiten Schwellwert P12 ist und der Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches beginnt, wird die Prädizierung des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK beendet und das prädizierte Übersetzungsverhältnis iP entspricht dem Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK.
• Ab dem Zeitpunkt T6, zu dem der Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches abgeschlossen ist, verläuft das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK wieder in Richtung des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG und das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK wird in dem in 5 dargestellten Umfang wieder in die Zukunft abgebildet, weshalb der Verlauf des prädizierten Übersetzungsverhältnisses iP dem Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK ab dem Zeitpunkt T6 wiederum um den definierten Zeitvorhalt wieder vorauseilt.
• Bei einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Verlauf des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG wie in 6 dargestellt, zwischen dem Zeitpunkt T4, zu dem der Bereichswechsel im Fahrzeuggetriebe 2 ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches gestartet wird, bis zum Zeitpunkt T9, zu dem der Verlauf des prädizierten Übersetzungsverhältnisses iP größer als oder gleich dem zweiten Schwellwert P12 ist, konstant belassen und anschließend im angeforderten Umfang angehoben, um die fahrstrategieseitige oder fahrerwunschseitige Anforderung entsprechend umzusetzen. Das bedeutet, dass bei der Variante des Verfahrens gemäß 6 das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG während des Bereichswechsels, während dem ein Geschwindigkeitseinbruch stattfindet, konstant gehalten wird, während der Verlauf des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG bei den 4 und 5 zugrunde liegenden Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem gewissen Abstand vom Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK mitsynchronisiert wird.
• 7 zeigt Verläufe des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG und des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK über der Zeit t während eines Betriebszustandsverlaufes eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 gemäß 1 ausgeführten Fahrzeuges, das mit einem schweren Anhänger bergab fährt und anforderungsgemäß verzögert werden soll. Während einer ab dem Zeitpunkt T4 gestarteten Schaltung bzw. während eines Bereichswechsels im Fahrzeuggetriebe 2 tritt eine Zugkraftunterbrechung im Bereich des Fahrzeugantriebsstranges 1 auf, weshalb das Fahrzeug zwischen den Zeitpunkten T4 bis T6 beschleunigt.
• Das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG wird zur Umsetzung eines Verzögerungsvorganges eines Fahrzeuges kleiner als das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK vorgegeben. Zusätzlich muss das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG während des Bereichswechsels und nach dem Bereichswechsel ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches kleiner als der zweite Schwellwert P12 sein, um eine Verzögerung des Fahrzeuges oder zumindest eine konstante Fahrzeuggeschwindigkeit zu erreichen und ein Ansteigen der Fahrzeuggeschwindigkeit während der Bergabfahrt zu vermeiden.
• Bei dem in 7 betrachteten Ausführungsführungsbeispiel eilt der Verlauf des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG dem Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK um einen gewissen Abstand voraus. Auch hier sind in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles von den dargestellten Verläufen des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG und des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK abweichende Verläufe denkbar, ohne den erfindungsgemäßen Umfang zu verlassen.
• Bis zum Zeitpunkt T1 ist das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG größer als der zweite Schwellwert P12, weshalb über die Pendelschaltungsvermeidungslogik eine Rückschaltung ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches verhindert ist bzw. verboten wird. Nach dem Zeitpunkt T1 ist das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG größer als der dritte Schwellwert M12 und die Steigung des Verlaufs des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK ist negativ. Aus diesem Grund darf sich der aktuell angeforderte Übersetzungsbereich nicht ändern, womit ein Übersetzungsbereichswechsel nicht erlaubt ist.
• Zum Zeitpunkt T2 wechselt das zugrunde liegende Kriterium der Pendelschaltungsvermeidungslogik erneut. Das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG ist kleiner als der dritte Schwellwert M12 und die Steigung des Verlaufs des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK ist negativ. Ein Bereichswechsel ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches wird deshalb seitens der Pendelschaltungsvermeidungslogik erlaubt. Ein Bereichswechsel wird jedoch nicht im Fahrzeuggetriebe 2 durchgeführt, da über die Gangwahllogik gemäß 3 aktuell noch kein Bereichswechsel in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches im Fahrzeuggetriebe 2 angefordert bzw. gewünscht wird.
• Ab dem Zeitpunkt T3, zu dem das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG kleiner als der erste Schwellwert P21 ist, sind Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches durch die Pendelschaltungsvermeidungslogik erlaubt, während ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches verhindert wird. Es wird nach wie vor kein Bereichswechsel im Fahrzeuggetriebe 2 durchgeführt, da zum Zeitpunkt T3 von der Gangwahllogik noch kein Bereichswechsel angefordert wird, denn das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK ist zum Zeitpunkt T3 größer als der erste Schwellwert P21.
• Erst zum Zeitpunkt T4 ist das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK kleiner als oder gleich dem ersten Schwellwert P21, womit von der Gangwahllogik gemäß 3 als gewünschter Gang bzw. gewünschter Übersetzungsbereich der erste Übersetzungsbereich ausgegeben wird. Da von der Pendelschaltungsvermeidungslogik ein Bereichswechsel ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches erlaubt ist, wird die von der Gangwahllogik vorliegende Anforderung zum Einlegen des gewünschten Übersetzungsbereiches umgesetzt und der dafür erforderliche Schaltvorgang zum Zeitpunkt T4 gestartet.
• Auch hier bleibt die ganglogikseitige Anforderung für den einzulegenden Übersetzungsbereich während der Durchführung des Bereichswechsels und während der sich an den Zeitpunkt T6 bis zum Zeitpunkt T7 anschließenden Wartezeit tS konstant, außer wenn wiederum eine Anforderung zum Einstellen des Neutralbetriebszustandes des Fahrzeuggetriebes 2 vorliegt.
• Da während des Schaltvorganges das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK wiederum gleich dem aktuellen Übersetzungsverhältnis iA ist und das Fahrzeug aufgrund der am Fahrzeug angreifenden Hangabtriebskraft sowie der während der Schaltung auftretenden Zugkraftunterbrechung beschleunigt wird, steigt der Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK zwischen den Zeitpunkten T4 und T6 in dem in 7 beispielhaft dargestellten Umfang an. Das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK verläuft während der Schaltung nicht in Richtung des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG, weshalb der Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK eine positive Steigung aufweist. Zusätzlich wird der Verlauf des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel dem Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK nachgeführt und kann selbstverständlich auch ab dem Zeitpunkt T4 auf dem zum Zeitpunkt T4 vorliegenden Wert konstant belassen werden und zu einem Zeitpunkt, der auf den Zeitpunkt T7 folgt, wieder dem Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK um einen Offsetwert vorauseilend ausgegeben werden.
• Zum Zeitpunkt T6, zu dem der Bereichswechsel im Fahrzeuggetriebe 2 ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches abgeschlossen ist, verläuft das kommandierte Übersetzungsverhältnis iK wieder in Richtung des gewünschten Übersetzungsverhältnisses iG, weshalb der Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK wiederum eine negative Steigung aufweist.
• Nach Abschluss des Bereichswechsels im Fahrzeuggetriebe 2 wird angenommen, dass das zugeschaltete Schaltelement 22 das aktuell anliegende Drehmoment in vollem Umfang überträgt und im Bereich des Abtriebs 17 ein entsprechendes Zugkraftangebot vorhanden ist. Unabhängig davon wird zunächst die aktuelle Ganganforderung im Anschluss an den Zeitpunkt T6 über die Wartezeit tS weiterhin beibehalten. Auch hier werden für die Bestimmung der aktuellen Steigung des Verlaufs des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK aktuelle Werte und ein oder mehrere Werte aus dem Signalverlauf verwendet. Des Weiteren wird das berechnete Signal vorzugsweise gefiltert. Der jeweils gewünschte Gang bzw. Übersetzungsbereich wird zusätzlich zum Schaltvorgang während der Wartezeit konstant gehalten, damit bis zum Ende der Wartezeit die berechnete gefilterte Steigung des Verlaufs des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK in die korrekt berechnete Richtung zeigt. Die Wartezeit tS kann beispielsweise 50 Millisekunden bis 100 Millisekunden betragen.
• Zum Zeitpunkt T7 ist das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG größer als der dritte Schwellwert M12 und das Vorzeichen des Gradienten des Verlaufs des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK ist negativ, weshalb sich der aktuell im Fahrzeuggetriebe 2 eingelegte Gang nicht ändern darf und eine Schaltung bzw. ein Bereichswechsel im Fahrzeuggetriebe 2 verhindert ist. Ab dem Zeitpunkt T8 ist das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG kleiner als der dritte Schwellwert M12 und das Vorzeichen des Gradienten des Verlaufs des kommandierten Übersetzungsverhältnisses iK weiterhin negativ, weshalb ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereichs durch Pendelschaltungsvermeidungslogik verhindert bzw. verboten ist.
• Da zum Zeitpunkt T9 das gewünschte Übersetzungsverhältnis iG kleiner als oder gleich dem ersten Schwellwert P21 ist, ist weiterhin eine Schaltung bzw. ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches durch die Pendelschaltungsvermeidungslogik verhindert bzw. verboten.
• Bei weiteren Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches oder ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches in Abhängigkeit einer aktuell vorliegenden Motorlast erlaubt oder verhindert wird. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, bei Vorliegen einer Überlast im Bereich der Antriebsmaschine 4 einen Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches zu blockieren.
• Bezugszeichenliste

1

Fahrzeugantriebsstrang

2

Fahrzeuggetriebe

3

Variator

4

Antriebsmaschine

5

Motorausgangswelle

6

Getriebeeingangswelle

7

Getriebeeinheit

8

erste Welle des Variators

9

zweite Getriebeeinheit

10

Summiergetriebe

11

zweite Welle des Variators

12

erste Welle des Summiergetriebes, Sonnenrad

13

zweite Welle des Summiergetriebes, Planetenträger

14

Planetenräder des Summiergetriebes

15

dritte Welle des Summiergetriebes, Hohlrad

16

Welle

17

Abtrieb

18

Schaltgetriebebereich

19 bis 21

Losrad

22, 23

Schaltelement

24

Festrad

25

formschlüssiges Schaltelement

26

Losrad

27

Festrad

28A

hydraulische Verstelleinheit

28B

hydraulische Konstanteinheit

29

Welle

30

weiteres formschlüssiges Schaltelement

31

Vorgelegewelle, Getriebeausgangswelle

32

weitere Welle

33

formschlüssiges Schaltelement

34

weiteres reibschlüssiges Schaltelement

35 bis 39

Losrad

40

Getriebeeinheit

41

Welle

42

formschlüssiges Schaltelement

43

Zwischenrad

44, 45

Festrad

46

weiteres Schaltelement

47

weitere Welle

48

Kegelradverzahnung

49

Achsdifferential

50

Fahrzeugachse

51

Differentialsperrschaltelement

52

Festrad

53, 54

Zahnrad

55

reibschlüssiges Schaltelement

56

weitere Fahrzeugachse

57

Abtriebswelle, PTO-Welle

58

Losrad

59

Welle

60

Losrad

61

Festrad

62

Zahnrad

63

Welle

iA

aktuelles Übersetzungsverhältnis

iG

gewünschtes Übersetzungsverhältnis

iK

kommandiertes Übersetzungsverhältnis

iP

prädiziertes Übersetzungsverhältnis

M12

dritter vordefinierter Schwellwert

P21

erster vordefinierter Schwellwert

P12

zweiter vordefinierter Schwellwert

t

Zeit

T0 bis T9

diskreter Zeitpunkt

tS

Wartezeit

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102011077090 A1 [0002]

Claims (12)

1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebes (2), mittels dem ein erster Übersetzungsbereich mit kleineren Übersetzungsverhältnissen (iA) und wenigstens ein zweiter Übersetzungsbereich mit größeren Übersetzungsverhältnissen (iA) des Fahrzeuggetriebes (2) darstellbar sind, wobei die Übersetzungsverhältnisse (iA) des Fahrzeuggetriebes (2) jeweils aus Verhältnissen aus einer Getriebeausgangsdrehzahl oder einer damit korrespondierenden Drehzahl und einer Getriebeeingangsdrehzahl oder einer damit korrespondierenden Drehzahl ermittelt werden, wobei das Übersetzungsverhältnis (iA) des Fahrzeuggetriebes (2) innerhalb der Übersetzungsbereiche des Fahrzeuggetriebes (2) durch Verstellen eines Übersetzungsverhältnisses eines Variators (3) stufenlos variierbar ist und Wechsel zwischen den Übersetzungsbereichen asynchron durchführbar sind, und wobei bei Vorliegen eines in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes des Fahrzeuggetriebes (2) ermittelten Übersetzungsverhältnisses (iG, iK, iP) des Fahrzeuggetriebes (2) kleiner oder gleich als ein vordefinierter erster Schwellwert (P21) eine Anforderung zur Darstellung des ersten Übersetzungsbereiches und bei Ermitteln eines Übersetzungsverhältnisses (iG, iK, iP) des Fahrzeuggetriebes (2) größer oder gleich als ein vordefinierter zweiter Schwellwert (P12), der größer als der erste Schwellwert (P21) ist, eine Anforderung zur Darstellung des zweiten Übersetzungsbereiches ergeht, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines ermittelten Übersetzungsverhältnisses (iG, iK, iP) größer oder gleich als der zweite Schwellwert (P12) ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches erlaubt wird und ein Bereichswechsel ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches verhindert wird, während bei Vorliegen eines ermittelten Übersetzungsverhältnisses (iG, iK, iP), das größer als der erste Schwellwert (P21) und kleiner als der zweite Schwellwert (P12) sowie größer oder gleich als ein dritter Schwellwert ist (M12), der größer als der erste Schwellwert (P21) und kleiner als der zweite Schwellwert ist (P12), und gleichzeitig ein Gradient des Verlaufes des ermittelten Übersetzungsverhältnisses (iG, iK, iP) größer null ist, ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches erlaubt wird und ein Bereichswechsel ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches verhindert wird, wobei bei Vorliegen eines ermittelten Übersetzungsverhältnisses (iG, iK, iP), das größer als der erste Schwellwert (P21) und kleiner als der dritte Schwellwert (M12) ist und ein Gradient des Verlaufes des ermittelten Übersetzungsverhältnisses (iG, iK, iP) gleichzeitig kleiner null ist, ein Bereichswechsel ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches erlaubt wird und ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches verhindert wird, wobei bei Vorliegen eines ermittelten Übersetzungsverhältnisses (iG, iK, iP) kleiner oder gleich als der erste Schwellwert (P21) ein Bereichswechsel ausgehend vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches erlaubt wird und ein Bereichswechsel ausgehend vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches verhindert wird, und wobei ansonsten ein Bereichswechsel im Fahrzeuggetriebe (2) unterbleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Schwellwert (M12) gleich dem arithmetischen Mittel aus dem ersten Schwellwert (P21) und dem zweitem Schwellwert (P12) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte Übersetzungsverhältnis einem gewünschten Übersetzungsverhältnis (iG) entspricht, das über eine übergeordnete Fahrstrategie eines mit dem Fahrzeuggetriebe ausgeführten Fahrzeuges in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes des Fahrzeuges und/oder in Abhängigkeit einer aktuellen Fahrerwunschvorgabe bestimmt wird und das gleich dem Verhältnis aus einer bestimmten Soll-Drehzahl der Getriebeausgangswelle (31) und einer Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle (6) ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte Übersetzungsverhältnis einem kommandierten Übersetzungsverhältnis (iK) entspricht, das in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustandes eines mit dem Fahrzeuggetriebe (2) ausgeführten Fahrzeuges über eine übergeordnete Fahrstrategie und/oder in Abhängigkeit einer aktuellen Fahrerwunschvorgabe bestimmten gewünschten Übersetzungsverhältnis steht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses (iK) außerhalb eines Bereichswechsels im Fahrzeuggetriebe (2) dem Verlauf des gewünschten Übersetzungsverhältnisses (iG) vorzugsweise jeweils um einen vordefinierten Offsetwert abweichend nacheilt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses (iK) während eines Bereichswechsels im Fahrzeuggetriebe (2) dem Verlauf eines aktuellen Übersetzungsverhältnisses (iA) des Fahrzeuggetriebes (2) entspricht, das gleich dem Verhältnis zwischen einer Ist-Drehzahl der Getriebeausgangswelle (31) und der Ist-Drehzahl der Getriebeeingangswelle (6) ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des gewünschten Übersetzungsverhältnisses (iG) während eines Bereichswechsels im Fahrzeuggetriebe (2) vorzugsweise jeweils um einen vordefinierten Offsetwert abweichend dem Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses (iK) nacheilt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das ermittelte Übersetzungsverhältnis einem prädizierten Übersetzungsverhältnis (iP) entspricht, dessen Verlauf dem Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnis (iK) vorzugsweise um einen vordefinierten Offsetwert vorauseilt, wenn der Verlauf des kommandierten Übersetzungsverhältnisses (iK) dem Verlauf des gewünschten Übersetzungsverhältnisses (iG) folgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwerte (P21, P12, M12) unabhängig von einem im Bereich der Getriebeausgangswelle (31) anliegenden Fahrwiderstand sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Bereichswechsels im Fahrzeuggetriebe (2) eine dem Bereichswechsel zugrundeliegende Bereichsanforderung beibehalten wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine einem Bereichswechsel zugrundeliegende Bereichsanforderung nach Abschluss eines Bereichswechsels für eine vordefinierte Wartezeit (tS) beibehalten wird, wobei während der Wartezeit (tS) ein Gradient des Verlaufes des bestimmten Übersetzungsverhältnisses (iG, iK, iP) ermittelt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfluss im Bereich des Fahrzeuggetriebes (2) unterbrochen wird, wenn eine entsprechende Anforderung vorliegt.

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