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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb ist aus der
DE 10 2015 226 251 A1 bekannt. Der Hybridantrieb ist dort durch einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine gebildet, welche beide mit dem Getriebe gekoppelt sind. Dazu weist das Getriebe zwei Getriebeeingangswellen auf, von denen eine Getriebeeingangswelle mit dem Verbrennungsmotor und die andere Getriebeeingangswelle mit der elektrischen Maschine triebverbunden ist. Das Getriebe hat eine Vorgelegewelle und mehrere damit gekoppelte Radebenen. Das Getriebe hat ferner mehrere formschlüssige Schaltelemente, deren selektives Schalten verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle und/oder zwischen der weiteren Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle bewirkt. Gemäß der
DE 10 2015 226 251 A1 wird ein Verfahren zum Abkoppeln des Verbrennungsmotors vom Abtrieb beim Vorliegen einer Vollbremsung offenbart.
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Bei der Ausführung einer Schaltung in einem automatisierten Schaltgetriebe unter Beteiligung eines formschlüssigen Schaltelements kann es zu Zahn-auf-Zahn-Stellungen kommen, die ein Schließen des formschlüssigen Schaltelements verhindern. Derartige Zahn-auf-Zahn-Stellungen müssen zur Ausführung einer Schaltung an dem formschlüssigen Schaltelement aufgelöst werden. Zur Auflösung solcher Zahn-auf-Zahn-Stellungen dienen entsprechende Aktuatoren.
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Aus der
DE 10 2007 012 045 A1 ist ein Elektrofahrzeug bekannt, bei welchem eine Antriebskraft von einem Elektromotor auf Antriebsräder des Fahrzeugs über ein Getriebe übertragen werden kann. Wird eine Schaltung von einer Neutralstellung des Getriebes in eine Anfahrgangstufe nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit beendet, dann ist vorgesehen, über den Elektromotor ein alternierendes Drehmoment zu erzeugen, welches auf die Eingangswelle des Getriebes übertragen wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb und einem Getriebe zu schaffen, mittels welchem Zahn-auf-Zahn-Stellung an einem formschlüssigen Schaltelement unter Gewährleistung eines hohen Schaltkomforts aufgelöst werden können. Zudem sollen ein Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.
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Aus verfahrenstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung dieser Aufgabe ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen. Ein Steuergerät zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs ist zudem Gegenstand von Anspruch 8. Hinsichtlich eines Computerprogrammprodukts wird auf den Patentanspruch 9 verwiesen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine Vielzahl von Übersetzungsstufen, also feste Übersetzungsverhältnisse zwischen zwei Wellen des Getriebes, durch Schaltelemente bevorzugt automatisiert schaltbar sind. Bei den Schaltelementen handelt es sich um formschlüssige Schaltelemente. Derartige Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen, insbesondere auch bei Nutzfahrzeugen, Anwendung, um die Drehzahl- und Drehmomentabgabecharakteristik der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeugs in geeigneter Weise anzupassen.
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In der vorliegenden Anwendung weist das Getriebe zumindest zwei parallel geschaltete Teilgetriebe mit zwei Getriebeeingangswellen und einer Getriebeausgangswelle auf. Jedes Teilgetriebe umfasst zumindest ein formschlüssiges Schaltelement zum Schalten einer Übersetzungsstufe des Getriebes. Die Schaltelemente können als Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sein, beispielsweise als unsynchronisierte oder synchronisierte Klauenkupplungen bzw. Klauenbremsen. Eine erste Getriebeeingangswelle kann mit einer elektrischen Maschine verbunden werden oder verbunden sein und eine zweite Getriebeeingangswelle kann mit einem Verbrennungsmotor verbunden werden oder verbunden sein. Die Getriebeausgangswelle kann mit einem Abtrieb verbunden werden oder verbunden sein. Die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor sind Bestandteil eines Hybridantriebs. Der Hybridantrieb, das Getriebe und der Abtrieb sind Bestandteile eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs.
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Dann, wenn bei einer Durchführung einer Schaltung eine an einem formschlüssigen Schaltelement aufzulösende Zahn-auf-Zahn-Stellung erkannt wird, werden prinzipiell zur Verfügung stehende Aktuatoren zum Auflösen der an dem formschlüssigen Schaltelement vorliegenden Zahn-auf-Zahn-Stellung ermittelt.
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Eine Zahn-auf-Zahn-Stellung kann beispielsweise dadurch erkannt werden, dass der Schaltweg der Schalteinrichtung zum Einlegen einer Übersetzungsstufe des Getriebes nicht die Endstellung erreicht, sondern in einer Zwischenstellung verharrt, oder wenn der einzulegende Gang nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer eingelegt wurde. Ein Aktuator steht dann zur Auflösung einer Zahn-auf-Zahn-Stellung prinzipiell zur Verfügung, wenn dieser in der Lage ist, auf eine der Schaltelementhälften des formschlüssigen Schaltelements derart einzuwirken, dass diese Schaltelementhälfte bezogen auf die andere Schaltelementhälfte des Schaltelements verdreht wird. Dies kann beispielsweise durch ein Beschleunigen oder ein Verzögern der mit dem Aktuator in Wirkverbindung stehenden Schaltelementhälfte erfolgen.
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Abhängig von einer mechanischen Anbindung der zur Verfügung stehenden Aktuatoren an die Getriebeeingangswellen oder die Getriebeausgangswelle wird dann zumindest ein Aktuator zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung ausgewählt und angesteuert. Bei der Ermittlung der zur Verfügung stehenden Aktuatoren zum Auflösen der an dem formschlüssigen Schaltelement erkannten Zahn-auf-Zahn-Stellung können sowohl mit einer antriebsseitigen Schaltelementhälfte in Wirkverbindung stehende Aktuatoren als auch mit einer abtriebsseitigen Schaltelementhälfte in Wirkverbindung stehende Aktuatoren berücksichtigt werden.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass bei der Auswahl des zumindest einen Aktuators zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung Übersetzungsstufen der Teilgetriebe berücksichtigt werden. Steht der Aktuator über eine Übersetzungsstufe mit einer der Schaltelementhälften des formschlüssigen Schaltelements, an dem die Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgelöst werden soll, in Wirkverbindung, dann werden Drehmomentänderungen oder Drehzahländerungen des Aktuators in Abhängigkeit der Übersetzungsstufe auf die Schaltelementhälfte des Schaltelements übertragen. Ist der Aktuator beispielsweise über eine eingelegte dritte Übersetzungsstufe des Getriebes mit der zu beaufschlagenden Schaltelementhälfte des Schaltelements verbunden, so wirken sich Drehmoment oder Drehzahländerungen des Aktuators stärker auf die zu verdrehende Schaltelementhälfte aus, als Drehmomentänderungen oder Drehzahländerungen des Aktuators, wenn dieser über beispielsweise eine fünfte Übersetzungsstufe des Getriebes mit der Schaltelementhälfte in Wirkverbindung steht. Je kleiner die Übersetzungsstufe ist, über die der Aktuator an die Schaltelementhälfte angebunden ist, desto stärker wirken sich die Drehmomentänderungen oder Drehzahländerungen des Aktuators auf die Schaltelementhälfte aus. Durch die zumindest zwei parallel geschalteten Teilgetriebe können die zur Verfügung stehenden Aktuatoren mit unterschiedlichen Übersetzungen zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung betrieben werden.
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Wird neben den Übersetzungsstufen des Getriebes auch eine Regel- oder Steuerbarkeit der Aktuatoren berücksichtigt, dann kann aus den prinzipiell zur Verfügung stehenden Aktuatoren zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung ein Aktuator ausgewählt werden, mit welchem die Zahn-auf-Zahn-Stellung sicher und komfortabel aufgelöst werden kann. So kann beispielsweise die elektrische Maschine des Hybridantriebs genauer und schneller geregelt bzw. gesteuert werden, als der Verbrennungsmotor.
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Es wird somit kein vorab festgelegter Aktuator zur Auflösung einer vorliegenden Zahn-auf-Zahn-Stellung verwendet. Vielmehr wird aus einer Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Aktuatoren unter Berücksichtigung der mechanischen Anbindung und der Regel- oder Steuerbarkeit der zur Verfügung stehenden Aktuatoren ein geeigneter Aktuator zur Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung ausgewählt.
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Bei mehreren zur Verfügung stehenden Aktuatoren zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung kann zumindest ein Aktuator ausgewählt und angesteuert werden, mittels dem die Zahn-auf-Zahn-Stellung möglichst komfortabel aufgelöst werden kann. So kann beispielsweise ein zur Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung mittels des angesteuerten Aktuators in den Antriebsstrang eingeleitetes Drehmoment bereits wieder reduziert bzw. zurückgenommen werden, bevor die Übersetzungsstufe des Getriebes durch Einspuren von Verzahnungen der Schaltelementhälften eingelegt ist. Dadurch können auf den Antriebsstrang wirkende Stöße beim Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung verhindert oder zumindest minimiert werden.
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Als Aktuatoren zur Auflösung einer erkannten Zahn-auf-Zahn-Stellung können beispielsweise der Verbrennungsmotor oder die elektrische Maschine des Hybridantriebs, eine Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs, eine Getriebebremse, welche beispielsweise an einer Vorgelegewelle des Getriebes angeordnet ist oder ein im Antriebsstrang vorhandener Retarder, welcher als Primär- oder als Sekundärretarder ausgebildet sein kann, ausgewählt und angesteuert werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Das Steuergerät umfasst Mittel, die der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen. Bei diesen Mitteln handelt es sich um hardwareseitige Mittel und um softwareseitige Mittel. Bei den hardwareseitigen Mitteln des Steuergeräts handelt es sich um Datenschnittstellen, um mit den an der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen des Antriebsstranges Daten auszutauschen. Das Steuergerät ist hierzu auch mit notwendigen Sensoren sowie soweit notwendig auch mit anderen Steuergeräten, beispielsweise einem Hybridsteuergerät verbunden, um die entscheidungsrelevanten Daten aufzunehmen bzw. Steuerbefehle weiterzuleiten. Das Steuergerät kann beispielsweise als Getriebesteuergerät ausgebildet sein. Bei den hardwareseitigen Mitteln des Steuergeräts handelt es sich ferner um einen Prozessor zur Datenverarbeitung und ggf. um einen Speicher zur Datenspeicherung. Bei den softwareseitigen Mitteln handelt es sich um Programmbausteine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch als Computerprogrammprodukt verkörpern, welches wenn es auf einem Prozessor eines Steuergeräts läuft, den Prozessor softwaremäßig anleitet, die zugeordneten erfindungsgegenständlichen Verfahrensschritte durchzuführen. In diesem Zusammenhang gehört auch ein computerlesbares Medium zum Gegenstand der Erfindung, auf dem ein vorstehend beschriebenes Computerprogrammprodukt abrufbar gespeichert ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten Ansprüche oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren.
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Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 ein Getriebeschema eines Getriebes zusammen mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine und
- 2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des Antriebsstrangs gemäß 1.
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1 zeigt eine Ausführungsform eines Getriebes 1 mit einer elektrischen Maschine 2, mit einem 5-Gang-Hauptgetriebe HG, das zwei Teilgetriebe umfasst, mit einer Ausgangswelle 3, einem ersten Planetengetriebe PG1 und einem zweiten Planetengetriebe PG2, die jeweils die Elemente Steg ST1, ST2, mindestens ein Planetenrad PR1, PR2, Sonnenrad SR1, SR2 und Hohlrad HR1, HR2 aufweisen. Das erste Planetengetriebe PG1 wird als Bereichsgruppe eingesetzt und schließt an die Hauptgruppe HG an. Das zweite Planetengetriebe PG2 wird als Planetenstufe zwischen der elektrischen Maschine 2 und der ersten Getriebeeingangswelle 4 angeordnet. Die erste Getriebeeingangswelle 4 ist als Hohlwelle ausgeführt und einem ersten Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG zugeordnet. Eine zweite Getriebeeingangswelle 5 ist dem zweiten Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG zugeordnet.
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Das Hauptgetriebe HG umfasst eine erste Radebene R1, eine zweite Radebene R2, eine dritte Radebene R3, eine vierte Radebene R4 und eine fünfte Radebene R5 sowie ein erstes Schaltelement S1, eine zweites Schaltelement S2, ein drittes Schaltelement S3 und ein viertes Schaltelement S4. Die fünfte Radebene R5 bildet die Abtriebskonstante des Hauptgetriebes HG. Alle Schaltelemente des Hauptgetriebes S1 bis S4 sind als doppeltwirkende, zweiseitige Schaltelemente ausgebildet und können zwei unterschiedliche Elemente des Getriebes 1 mit einer Welle oder einem Getriebebauteil verbinden. Die erste Radebene R1 wird durch ein erstes Losrad 6 der ersten Getriebeeingangswelle 4 mit einem ersten Festrad 12 einer Vorgelegewelle VW gebildet. Die zweite Radebene R2 wird durch ein Losrad 7 der ersten Getriebeeingangswelle 4 mit einem zweiten Festrad 13 der Vorgelegewelle VW gebildet. Die dritte Radebene R3 wird durch ein drittes Losrad 8 auf der zweiten Getriebeeingangswelle 5 und ein drittes Festrad 14 der Vorgelegewelle VW gebildet. Die vierte Radebene R4 wird durch ein viertes Losrad 9 auf der zweiten Getriebeeingangswelle 5 und ein viertes Festrad 15 auf der Vorgelegewelle VW gebildet. Die fünfte Radebene R5 wird durch ein fünftes Losrad 11 auf einer Hauptwelle 10 und ein fünftes Festrad 16 auf der Vorgelegewelle VW gebildet.
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Die Hauptwelle 10 verläuft koaxial zu den Getriebeeingangswellen 4, 5 und der Ausgangswelle 3 und liegt zwischen der zweiten Getriebeeingangswelle 5 und der Ausgangswelle 3. Die Vorgelegewelle VW verläuft parallel zur Achse der Getriebeeingangswellen 4, 5, der Hauptwelle 10 und der Ausgangswelle 3. Dabei kann das erste Schaltelement S1 in einer ersten Schaltstellung A die erste Radebene R1 oder in einer zweiten Schaltstellung B die zweite Radebene R2 mit der ersten Getriebeeingangswelle 4 verbinden. Das zweite Schaltelement S2 kann in einer ersten Schaltstellung C die erste Getriebeeingangswelle 4 oder in einer zweiten Schaltstellung D die dritte Radebene R3 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 5 verbinden. Das zweite Schaltelement S2 dient damit in der ersten Schaltstellung C der Teilgetriebekopplung. Das dritte Schaltelement S3 kann in einer ersten Schaltstellung E die vierte Radebene R4 oder in einer zweiten Schaltstellung F die Hauptwelle 10 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 5 koppeln. In der zweiten Schaltstellung F kann damit ein Direktgang geschaltet werden, wobei Drehmoment von der zweiten Getriebeeingangswelle 5 über die Hauptwelle 10 und das erste Planetengetriebe PG1 auf die Ausgangswelle 3 übertragen wird. Das vierte Schaltelement S4 kann in einer ersten Schaltstellung G die Hauptwelle 10 oder in einer zweiten Schaltstellung H den Steg ST1 des ersten Planetenradgetriebes PG1 mit der fünften Radebene R5 verbinden. Jedes der Schaltelemente S1 bis S4 kann auch in Neutral geschaltet werden, so dass es keines der genannten Elemente miteinander verbindet.
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Das Getriebe 1 umfasst die Bereichsgruppe in Form des ersten Planetengetriebes PG1. Die Bereichsgruppe PG1 dient der Verdopplung der Gangzahlen des Hauptgetriebes HG. Dafür kann durch ein fünftes Schaltelement S5, welches der Bereichsgruppe PG1 zugeordnet ist, in einer ersten Schaltstellung L das Hohlrad HR1 des ersten Planetengetriebes PG1 mit einem gehäusefesten Bauteil 17 bzw. einem Gehäuseteil oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes 1 verbunden werden. Dadurch wird ein langsamer Bereich gebildet. In einer zweiten Schaltstellung S des fünften Schaltelements S5 kann das Hohlrad HR1 des ersten Planetengetriebes PG1 mit der Ausgangswelle 3 und damit auch mit dem Steg ST1 des ersten Planetengetriebes PG1 verbunden werden. Der Steg ST1 ist drehfest mit der Ausgangswelle 3 verbunden. Damit werden die Bauteile Steg ST1 und Hohlrad HR1 in der zweiten Schaltstellung S des Schaltelements S5 miteinander verblockt und bilden einen schnellen Bereich. Das Schaltelement S5 kann auch in Neutral geschaltet werden.
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Das zweite Planetengetriebe PG2 wird als Planetenstufe zwischen einer elektrischen Maschine 2 und der ersten Getriebeeingangswelle 4 angeordnet. Die elektrische Maschine 2 besitzt einen Stator 18, welcher drehfest mit einem gehäusefesten Bauteil 17 verbunden ist. Ein drehbar gelagerter Rotor 19 der elektrischen Maschine 2 ist mit einer als Sonnenrad SR2 des zweiten Planetengetriebes PG2 ausgebildeten Planetenradsatzwelle der Planetenstufe PG2 permanent drehfest verbunden.
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Der Steg ST2 des zweiten Planetengetriebes PG2 ist permanent drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle 4 verbunden. Das Hohlrad HR2 des zweiten Planetengetriebes PG2 ist über ein sechstes Schaltelement S6, welches dem zweiten Planetengetriebe PG2 zugeordnet ist, in einer ersten Schaltstellung I mit der zweiten Getriebeeingangswelle 5 verbindbar und in einer zweiten Schaltstellung J des sechsten Schaltelements S6 gehäusefest arretierbar. In der ersten Schaltstellung I des sechsten Schaltelements S6 kann die Planetenstufe PG2 als Überlagerungsgetriebe wirken. In der zweiten Schaltstellung J des sechsten Schaltelements S6 wirkt die Planetenstufe PG2 als feste Vorübersetzung für die elektrische Maschine 2. Dadurch kann die elektrische Maschine 2 kostengünstig mit weniger Drehmoment, dafür aber einer höheren Drehzahl ausgelegt werden. Das Schaltelement S6 kann auch in Neutral geschaltet werden.
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Durch die Anordnung der elektrischen Maschine 2 mit der Planetenstufe PG2 an der ersten Getriebeeingangswelle 4 ist die elektrische Maschine 2 dem ersten Teilgetriebe zugeordnet. Die zweite Getriebeeingangswelle 5 ist durch einen zweiten Antrieb angetrieben, nämlich durch einen Verbrennungsmotor 20. Der Verbrennungsmotor 20 ist damit mit der zweiten Getriebeeingangswelle 5 permanent verbunden bzw. verbindbar. Jedem Teilgetriebe sind über die zugeordneten Radebenen R1 bis R5 schaltbare Gänge zugeordnet.
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Die erste Radebene R1 und die zweite Radebene R2 des Hauptgetriebes HG sind der ersten Getriebeeingangswelle 4 und damit dem ersten Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG zugeordnet. Damit ist ein rein elektrisches Fahren über die zwei Gänge möglich, die über die zwei Radebenen R1 und R2 gebildet werden. Durch die Bereichsgruppe PG1 entstehen dabei vier schaltbare rein elektrische Gänge. Die Rückwärtsfahrt ist durch eine Drehrichtungsumkehr der elektrischen Maschine 2 möglich. Eine Trennkupplung bzw. Anfahrkupplung für den Verbrennungsmotor 20 ist zum rein elektrischen Fahren nicht notwendig und nicht vorhanden, da die zweite Getriebeeingangswelle 5 durch das Öffnen des zweiten und dritten Schaltelements S2, S3 abgekoppelt werden kann.
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Die dritte Radebene R3 und die vierte Radebene R4 des Hauptgetriebes HG sind der zweiten Getriebeeingangswelle 5 und damit dem zweiten Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG zugeordnet. Die fünfte Radebene R5 dient als Abtriebskonstante für beide Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG. Durch die Teilgetriebekoppelung über das zweite Schaltelement S2 in der ersten Schaltstellung C können der Verbrennungsmotor 20 und die elektrische Maschine 2 die Gänge des jeweils anderen Teilgetriebes trotzdem nutzen.
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Durch die zwei Teilgetriebe können Verbrennungsmotor 20 und elektrische Maschine2 mit unterschiedlichen Übersetzungen betrieben werden. Damit können für den Verbrennungsmotor 20 und für die elektrische Maschine 2 jeweils fahrsituationsabhängig geeignete Betriebspunkte gewählt werden.
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Die 1 zeigt lediglich die obere Hälfte des zur Achse der Getriebeeingangswellen 4, 5, der Hauptwelle 10 und der Ausgangswelle 3 symmetrischen Radsatzes des Getriebes 1. Die Spiegelung an dieser Achse führt zu einer Variante mit zwei Vorgelegewellen VW, die zur Leistungsteilung dienen.
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Nachfolgend wird der Leistungsfluss für die zehn Gänge des Getriebes beschrieben, wobei das Schaltelement S6 entweder in seiner zweiten Schaltstellung J oder in seiner ersten Schaltstellung I verbleibt.
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Der Leistungsfluss im ersten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das zweite Schaltelement S2 in seiner ersten Schaltstellung C, das erste Schaltelement S1 in seiner ersten Schaltstellung A, die erste Radebene R1, die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5 das vierte Schaltelement S4 in seiner ersten Schaltstellung G, die im langsamen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet.
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Der Leistungsfluss im zweiten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das zweite Schaltelement S2 in seiner zweiten Schaltstellung D, die dritte Radebene R3, die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5 das vierte Schaltelement S4 in seiner ersten Schaltstellung G, die im langsamen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet. Dabei kann über das erste Schaltelement S1 in seiner ersten Schaltstellung A sowohl der erste Gang und damit die erste Radebene R1 als auch über die zweite Schaltstellung B der vierte Gang und damit die zweite Radebene R2 vorgewählt werden. Die vorgewählten Gänge sind dem ersten Teilgetriebe zugeordnet.
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Der Leistungsfluss im dritten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das dritte Schaltelement S3 in seiner ersten Schaltstellung E, die vierte Radebene R4, die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5 das vierte Schaltelement S4 in seiner ersten Schaltstellung G, die im langsamen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet. Dabei kann über das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B der vierte Gang und damit die zweite Radebene R2 vorgewählt werden.
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Der Leistungsfluss im vierten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das zweite Schaltelement S2 in seiner ersten Schaltstellung C, die erste Getriebeeingangswelle 4, das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B, die zweite Radebene R2, die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5 das vierte Schaltelement S4 in seiner ersten Schaltstellung G, die im langsamen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet.
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Der Leistungsfluss im fünften Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das dritte Schaltelement S3 in seiner zweiten Schaltstellung F, die im langsamen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet. Dabei kann über das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B und über das vierte Schaltelement S4 in seiner ersten Schaltstellung G der vierte Gang G4 vorgewählt werden. Alternativ kann über das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B und über das vierte Schaltelement S4 in seiner zweiten Schaltstellung H der neunte Gang vorgewählt werden. Ebenso kann über das erste Schaltelement S1 in seiner ersten Schaltstellung A und über das vierte Schaltelement S4 in seiner zweiten Schaltstellung H der sechste Gang vorgewählt werden.
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Der Leistungsfluss im sechsten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das zweite Schaltelement S2 in seiner ersten Schaltstellung C, die erste Getriebeeingangswelle 4, das erste Schaltelement S1 in seiner ersten Schaltstellung A, die erste Radebene R1, die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5, das vierte Schaltelement S4 in seiner zweiten Schaltstellung H und über die in den schnellen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet.
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Der Leistungsfluss im siebten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das zweite Schaltelement S2 in seiner zweiten Schaltstellung D, die dritte Radebene R3, die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5, das vierte Schaltelement S4 in seiner zweiten Schaltstellung H und über die in den schnellen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet. Dabei kann über das erste Schaltelement S1 in seiner ersten Schaltstellung A der sechste Gang vorgewählt werden oder über das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B der neunte Gang vorgewählt werden.
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Der Leistungsfluss im achten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das dritte Schaltelement S3 in seiner ersten Schaltstellung E, die vierte Radebene R4, die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5, das vierte Schaltelement S4 in seiner zweiten Schaltstellung H und über die in den schnellen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet. Dabei kann über das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B der neunte Gang vorgewählt werden.
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Der Leistungsfluss im neunten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das zweite Schaltelement S2 in seiner ersten Schaltstellung C, die erste Getriebeeingangswelle 4, das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B, die zweite Radebene R2, die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5, das vierte Schaltelement S4 in seiner zweiten Schaltstellung H und über die in den schnellen Bereich geschaltete Bereichsgruppe, die vom ersten Planetengetriebe PG1 bereitgestellt ist, auf die Ausgangswelle 3 geleitet.
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Der Leistungsfluss im zehnten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das dritte Schaltelement S3 in seiner zweiten Schaltstellung F, die Hauptwelle 10 und über die in den schnellen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet. Dabei kann über das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B und das vierte Schaltelement S4 in seiner zweiten Schaltstellung H der neunte Gang vorgewählt werden. Es kann aber auch über das erste Schaltelement S1 in seiner ersten Schaltstellung A und das zweite Schaltelement S2 in seiner ersten Schaltstellung C der sechste Gang vorgewählt werden.
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Im Getriebe kann es bei Schaltungen zu sogenannten Zahn-auf-Zahn-Stellungen kommen. Durch eine entsprechende Ansteuerung bzw. Drehmoment- oder Drehzahländerung durch einen geeigneten Aktuator kann eine Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgelöst werden. Dann, wenn eine an einem formschlüssigen Schaltelement S1 - S6 aufzulösende Zahn-auf-Zahn-Stellung erkannt wird, werden prinzipiell zur Verfügung stehende Aktuatoren zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung ermittelt und abhängig von einer mechanischen Anbindung der zur Verfügung stehenden Aktuatoren an die Getriebeeingangswellen 4, 5 oder die Ausgangswelle 3 zumindest ein Aktuator zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung ausgewählt und angesteuert. Durch die zumindest zwei parallel geschalteten Teilgetriebe können die zur Verfügung stehenden Aktuatoren auch über einen vorgewählten Gang, zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung betrieben werden.
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Zum Auflösen einer Zahn-auf-Zahn-Stellung kann das in 2 als Ablaufdiagramm beispielhaft dargestellte Verfahren vollzogen werden. Es wird beispielhaft ein im Getriebe auszuführender Gangwechsel beschrieben, bei welchem es zu einer Zahn-auf-Zahn-Stellung kommt. Ausgehend von einem im Getriebe eingelegten vierten Gang, bei welchem sich das zweite Schaltelement S2 in seiner ersten Schaltstellung C und das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B, das vierte Schaltelement S4 in seiner ersten Schaltstellung G, das fünfte Schaltelement S5 in seiner ersten Schaltstellung L und das sechste Schaltelement S6 in seiner zweiten Schaltstellung J befindet, soll ein Gangwechsel in den fünften Gang ausgeführt werden, bei welchem ausgehend von dem eingelegten vierten Gang das zweite Schaltelement S2 geöffnet und das dritte Schaltelement S3 geschlossen wird.
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Zu Beginn des Verfahrens ist im Getriebe der vierte Gang eingelegt. In einem ersten Schritt empfängt das Steuergerät ein Signal, welches einen Gangwechsel vom vierten Gang in den fünften Gang anzeigt. Dieses Signal kann von einem Fahrzeugführer beispielsweise durch eine Betätigung eines Fahrschalters oder durch das Steuergerät automatisch erzeugt werden. Liegt eine derartige Anforderung zum Gangwechsel vor, dann erfolgt im Rahmen des Verfahrens zunächst ein Lastabbau am Verbrennungsmotor 20. Dabei übernimmt die elektrische Maschine 2 die Last. Anschließend oder überschneidend hierzu wird das zweite Schaltelement S2 aus seiner ersten Schaltstellung C in seine Neutralposition verstellt und der einzulegende fünfte Gang des Getriebes wird aktiv über eine Drehzahl- oder Drehmomentregelung des Verbrennungsmotors 20 synchronisiert. Der Verbrennungsmotor 20 wird auf die Zieldrehzahl im neuen Gang geführt und dort gehalten. Das Schaltelement S3 wird ausgehend von seiner Neutralposition in Schließrichtung auf seine zweite Schaltstellung F betätigt. Beim Schließen des Schaltelements S3, also beim Verstellen des Schaltelements S3 in seine zweite Schaltstellung F, kann es zu einer Zahn-auf-Zahn-Stellung kommen, so dass kein ausreichender Kraftfluss im Getriebe hergestellt werden kann. In einem weiteren Verfahrensschritt wird überprüft, ob das Schaltelement S3 in die zweite Schaltstellung F überführt wurde. Falls hierbei erkannt wird, dass die Schaltelementhälften des Schaltelements S3 in der Schaltstellung F formschlüssig verbunden sind, wird der fünfte Gang als neu eingelegter Getriebegang erkannt.
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Wird hingegen festgestellt, dass die zu verbindenden Schaltelementhälften des Schaltelements S3 nicht formschlüssig verbunden sind, dann wird eine Zahn-auf-Zahn-Stellung an dem Schaltelement S3 erkannt und es erfolgt eine Auswahl eines zur Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung geeigneten Aktuators gemäß dem vorliegenden Verfahren.
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Dabei wird durch das Steuergerät ermittelt, dass neben dem Verbrennungsmotor 20 und der elektrischen Maschine 2 des Hybridantriebs auch eine Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs, welche auf den Abtrieb 21 wirkt, eine Getriebebremse, welche beispielsweise an der Vorgelegewelle VW des Getriebes angeordnet ist oder ein im Antriebsstrang vorhandener Retarder, welcher als Primär- oder als Sekundärretarder ausgebildet sein kann, als Aktuatoren zum Auflösen der erkannten Zahn-auf-Zahn-Stellung dienen können.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun zunächst ermittelt, dass die Zahn-auf-Zahn-Stellung prinzipiell sowohl mit dem Verbrennungsmotor 20 durch eine Modulation der Drehzahl oder des Drehmoments des Verbrennungsmotors 20, mit der elektrischen Maschine 2 durch eine Modulation der Drehzahl oder des Drehmoments der elektrischen Maschine 2 oder durch Modulation eines über die Betriebsbremse, den Retarder oder die Getriebebremse erzeugten Bremsmoments aufgelöst werden kann.
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Unter Berücksichtigung der mechanischen Anbindung der zur Verfügung stehenden Aktuatoren an die Getriebeeingangswellen 4, 5 oder die Ausgangswelle 3 bzw. die Hauptwelle 10 des Getriebes und gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Regel- oder Steuerbarkeit der zur Verfügung stehenden Aktuatoren wird dann zumindest ein Aktuator zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung ausgewählt und angesteuert.
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Da vorliegend die elektrische Maschine über das geschlossene Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung bereits an die Hauptwelle 10 bzw. die Ausgangswelle 3 gekoppelt ist, kann durch Modulation der Drehzahl oder des Drehmoments der elektrischen Maschine 2 auf die abtriebsseitige Schaltelementhälfte des Schaltelements F zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung eingewirkt werden. Der Verbrennungsmotor 20 hingegen steht mit der antriebsseitigen Schaltelementhälfte des Schaltelements F in Wirkverbindung, wodurch durch Modulation der Drehzahl oder des Drehmoments des Verbrennungsmotors 20 auf die antriebsseitige Schaltelementhälfte des Schaltelements F zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung eingewirkt werden kann. Unter der Annahme, dass die elektrische Maschine deutlich spontaner auf Änderungen einer Drehzahl- oder Drehmomentvorgabe reagiert, als die anderen verfügbaren Aktuatoren, wird zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung an dem Schaltelement S3 die elektrische Maschine 2 ausgewählt und entsprechend angesteuert.
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Die am Schaltelement F vorherrschende Zahn-auf-Zahn-Stellung kann schnell und komfortabel aufgelöst werden, da das zur Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung mittels der elektrischen Maschine 2 in den Antriebsstrang eingeleitete Drehmoment bereits wieder reduziert bzw. zurückgenommen werden kann, bevor der fünfte Gang des Getriebes durch Einspuren der Verzahnungen der Schaltelementhälften eingelegt ist.
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Sollte die Ansteuerung der elektrischen Maschine 2 nicht zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung führen, dann erfolgt eine neue Auswahl eines zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung geeigneten Aktuators.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- elektrische Maschine
- 3
- Ausgangswelle
- 4
- Getriebeeingangswelle
- 5
- Getriebeeingangswelle
- 6
- Losrad
- 7
- Losrad
- 8
- Losrad
- 9
- Losrad
- 10
- Hauptwelle
- 11
- Losrad
- 12
- Festrad
- 13
- Festrad
- 14
- Festrad
- 15
- Festrad
- 16
- Festrad
- 17
- Gehäuse
- 18
- Stator
- 19
- Rotor
- 20
- Verbrennungsmotor
- 21
- Abtrieb
- HG
- Hauptgetriebe
- PG1
- Planetengetriebe
- PR1
- Planetenrad
- SR1
- Sonnenrad
- ST1
- Steg
- HR1
- Hohlrad
- PG2
- Planetengetriebe
- PR2
- Planetenrad
- SR2
- Sonnenrad
- ST2
- Steg
- HR2
- Hohlrad
- R1
- Radebene
- R2
- Radebene
- R3
- Radebene
- R4
- Radebene
- R5
- Radebene
- S1
- Schaltelement
- S2
- Schaltelement
- S3
- Schaltelement
- S4
- Schaltelement
- S5
- Schaltelement
- S6
- Schaltelement
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015226251 A1 [0002]
- DE 102007012045 A1 [0004]
