DE102019219954B4 - Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Gruppengetriebes - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Gruppengetriebes (1), das in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Antriebsmotor und einem Achsantrieb angeordnet ist und mindestens ein mehrstufiges Hauptgetriebe (HG), eine dem Hauptgetriebe (HG) vorgeschaltete zweistufige Vorschaltgruppe (GV) sowie eine dem Hauptgetriebe (HG) nachgeschaltete zweistufige Bereichsgruppe (GP) umfasst, wobei das Hauptgetriebe (HG) in Vorgelegebauweise mit mindestens einer mit einer steuerbaren Getriebebremse (Br) versehenen Vorgelegewelle (WVG1) ausgeführt ist und eine Eingangswelle (WGE) des Gruppengetriebes (1) über eine steuerbare Trennkupplung (TK) mit dem Antriebsmotor in Verbindung steht, wobei das Hauptgetriebe (HG) über unsynchronisierte formschlüssige Schaltelemente (S1, S2), die Bereichsgruppe (GP) über ein unsynchronisiertes formschlüssiges Schaltelement (SP) und die Vorschaltgruppe (GV) über ein synchronisiertes formschlüssiges Schaltelement (SV) schaltbar ist, wobei eine Bereichsrückschaltung mit den folgenden Schritten ausgeführt wird:- Lastabbau des Antriebsmotors,- Auslegen der Ist-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG = N) und- vollständiges Ausrücken der Trennkupplung,- Synchronisieren der Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG) durch Betätigung der Getriebebremse und- Beginn der Steuerung des Antriebsmotors auf die Zieldrehzahl der Eingangswelle (WGE),- Einlegen der Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG) und- Auslegen der Ist-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe (GP = N),- Umschalten der Übersetzungsstufe der Vorschaltgruppe (GV), bei eingelegter Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG),- Synchronisieren der Ziel-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe (GP) durch ein teilweises Einrücken der Trennkupplung,- Einlegen der Ziel-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe (GP),- Vollständiges Einrücken der Trennkupplung und- Lastaufbau des Antriebsmotors, wobei, dann wenn beim Einlegen der Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG) eine Zahn-auf-Zahn-Stellung an dem unsynchronisiert ausgebildeten formschlüssigen Schaltelement erkannt wurde, das Umschalten der Vorschaltgruppe (GV) ausgeführt wird, bevor die Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG) eingelegt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Gruppengetriebes. Ferner betrifft die Erfindung ein Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist sowie ein entsprechendes Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens auf dem Steuergerät.
  • Gruppengetriebe mit einem mehrgängigen Hauptgetriebe und einer diesem antriebstechnisch vorgeschalteten Vorschaltgruppe sowie einer diesem antriebstechnisch nachgeschalteten Bereichsgruppe sind seit längerem bekannt und kommen bevorzugt in Nutzfahrzeugen zum Einsatz. Durch die zumeist zweistufig ausgeführte Vorschaltgruppe mit geringem Übersetzungssprung, werden die Übersetzungssprünge zwischen den Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes in etwa halbiert und damit die Anzahl der insgesamt zur Verfügung stehenden Übersetzungsstufen verdoppelt. Durch eine üblicherweise zweistufige Bereichsgruppe wird die Spreizung des Gesamtgetriebes deutlich erhöht und die Anzahl der insgesamt zur Verfügung stehenden Übersetzungsstufen nochmals verdoppelt. Hieraus ergibt sich in Verbindung mit einem dreistufigen Hauptgetriebe (mit drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang) ein 12-gängiges Gruppengetriebe (mit insgesamt zwölf Vorwärtsgängen und maximal vier Rückwärtsgängen) sowie in Verbindung mit einem vierstufigen Hauptgetriebe (mit vier Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang) ein 16-gängiges Gruppengetriebe (mit insgesamt sechzehn Vorwärtsgängen und maximal vier Rückwärtsgängen).
  • Ein Gruppengetriebe weist gegenüber einem Einzelgetriebe mit einer vergleichbaren Anzahl von Gängen sowie ähnlicher Gangabstufung und Spreizung deutlich kompaktere Abmessungen und ein geringeres Gewicht auf. Da viele Schaltungen in einem Gruppengetriebe aber den Wechsel von Übersetzungsstufen in mehreren Teilgetrieben erfordern und somit relativ kompliziert ablaufen, sind Gruppengetriebe entweder teilautomatisiert oder vollautomatisiert schaltbar ausgebildet.
  • Ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Gruppengetriebes ist bereits aus der DE 10 2007 043 694 A1 bekannt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Gruppengetriebes mit formschlüssig schaltbaren Schaltelementen zu schaffen. Zudem soll ein Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist und ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens auf dem Steuergerät angegeben werden.
  • Aus verfahrenstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung dieser Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Ein Steuergerät, das zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, ist zudem Gegenstand von Patentanspruch 6. Hinsichtlich eines Computerprogramms wird auf den Patentanspruch 7 verwiesen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnungen. Dabei sollen Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind, auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät und dem erfindungsgemäßen Computerprogramm und jeweils umgekehrt gelten, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Gruppengetriebes zur Verfügung gestellt. Das automatisierte Gruppengetriebe ist vorzugsweise in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Antriebsmotor und einem Achsantrieb angeordnet. Das Gruppengetriebe umfasst mindestens ein mehrstufiges Hauptgetriebe, eine dem Hauptgetriebe vorgeschaltete zweistufige Vorschaltgruppe sowie eine dem Hauptgetriebe nachgeschaltete zweistufige Bereichsgruppe. Das Hauptgetriebe ist in Vorgelegebauweise mit mindestens einer mit einer steuerbaren Getriebebremse versehenen Vorgelegewelle ausgeführt. Eine Eingangswelle des Gruppengetriebes steht über eine steuerbare Trennkupplung mit dem Antriebsmotor in Verbindung. Das Hauptgetriebe und die Bereichsgruppe sind über unsynchronisierte formschlüssige Schaltelemente und die Vorschaltgruppe ist über ein synchronisiertes formschlüssiges Schaltelement schaltbar.
  • Es ist vorgesehen, dass eine Bereichsrückschaltung, mit den folgenden Schritten ausgeführt wird:
    • - Lastabbau des Antriebsmotors,
    • - Auslegen der Ist-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG = N) und
    • - vollständiges Ausrücken der Trennkupplung,
    • - Synchronisieren der Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG) durch Betätigung der Getriebebremse und
    • - Beginn der Steuerung des Antriebsmotors auf die Zieldrehzahl der Eingangswelle (WGE),
    • - Einlegen der Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG) und
    • - Auslegen der Ist-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe (GP = N),
    • - bei eingelegter Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG), Umschalten der Übersetzungsstufe der Vorschaltgruppe (GV),
    • - Synchronisieren der Ziel-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe (GP) durch ein teilweises Einrücken der Trennkupplung,
    • - Einlegen der Ziel-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe (GP),
    • - Vollständiges Einrücken der Trennkupplung und
    • - Lastaufbau des Antriebsmotors.
  • Das Synchronisieren der neuen Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes und der Bereichsgruppe erfolgt jeweils durch eine fremdkraftgesteuerte Einwirkung auf die Eingangswelle des Hauptgetriebes. Während das Hauptgetriebe durch eine Betätigung der Getriebebremse synchronisiert wird, wird die Bereichsgruppe durch ein teilweises Einrücken der Trennkupplung synchronisiert. Das Synchronisieren der Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes und der Bereichsgruppe kann dadurch schnell erfolgen, wodurch sich eine kurze Schaltzeit realisieren lässt.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Umschalten der Übersetzungsstufe der Vorschaltgruppe erst dann erfolgt, wenn in dem Hauptgetriebe die Ziel-Übersetzungsstufe eingelegt ist. Für den Fall, dass es beim Einlegen der Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes zu einer Zahn-auf-Zahn-Stellung an dem unsynchronisiert ausgebildeten formschlüssigen Schaltelement kommt, kann das Umschalten der Vorschaltgruppe ausgeführt werden, wenn die Zahn-auf-Zahn-Stellung erkannt wurde.
  • Bei dem aus der DE 10 2007 043 694 A1 bekannten Verfahren zur Ausführung einer Bereichsrückschaltung erfolgt die Umschaltung der Vorschaltgruppe des Gruppengetriebes hingegen unmittelbar vor dem Einlegen der Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes. Durch das Umschalten der synchronisiert ausgebildeten Vorschaltgruppe kann das bereits synchronisierte Hauptgetriebe jedoch derart beeinflusst werden, dass das Hauptgetriebe seine Drehzahlgleichheit einbüßt. Dadurch kann es beim Einlegen des Hauptgetriebes zum Ratschen kommen.
  • Ratschen liegt vor, wenn Schaltklauen des formschlüssigen Schaltelements mit unterschiedlichen Drehzahlen übereinander rutschen. Hierbei kann es beim Schaltvorgang zu einer signifikanten Geräuschentwicklung kommen. Das Einlegen der neuen Übersetzungsstufe ist dann aufgrund der übereinander rutschenden Schaltklauen des formschlüssigen Schaltelements nicht möglich.
  • Dies wird durch das erfindungsgemäße Verfahren dadurch vermieden, dass das Umschalten der Vorschaltgruppe erst dann erfolgt, wenn die Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes eingelegt ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann somit in vorteilhafter Weise vermieden werden, dass es beim Einlegen des Hauptgetriebes zum Ratschen kommt, da das Umschalten der Vorschaltgruppe keinen Einfluss auf die Synchronisierung des Hauptgetriebes hat.
  • Dadurch, dass das Umschalten der Übersetzungsstufe der Vorschaltgruppe erst dann erfolgt, wenn in dem Hauptgetriebe die Ziel-Übersetzungsstufe eingelegt ist, wird bei der Ausführung der Bereichsrückschaltung eine geringfügig längere Schaltzeit benötigt, als dies der Fall ist, wenn die Umschaltung der Vorschaltgruppe des Gruppengetriebes unmittelbar vor dem Einlegen der Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes erfolgt. Daher ist in einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die Bereichsrückschaltung in Abhängigkeit einer vorliegenden Fahrsituation ausgeführt wird.
  • So kann die Bereichsrückschaltung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise ausgeführt werden, wenn sich das Kraftfahrzeug in einem Schubbetrieb befindet, oder wenn in einem Zugbetrieb des Kraftfahrzeugs eine nur geringe Fahrdynamik gefordert ist. Letzteres kann beispielhaft bei einer Autobahnfahrt vorliegen. In beiden Fahrsituationen hat die geringfügig längere Schaltzeit, die für die erfindungsgemäße Bereichsrückschaltung benötigt wird, keinen negativen Einfluss auf die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs.
  • Als Zugbetrieb des Kraftfahrzeugs wird ein Fahrzustand verstanden, in dem der Antriebsmotor das Fahrzeug mit seinem Antriebsmoment in die jeweils angewählte Fahrtrichtung antreibt. Als Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs wird ein Fahrzustand verstanden, in dem bei nicht getrenntem Kraftschluss zwischen dem Antriebsmotor und dem Abtrieb des Kraftfahrzeugs der Antriebsmotor durch das Kraftfahrzeug geschleppt, also in Drehbewegung gehalten wird.
  • Bei den formschlüssigen Schaltelementen des Gruppengetriebes kann es sich um Klauenschaltelemente handeln, welche als Schaltkupplungen ausgestalten sein können.
  • Ein Verstellen des formschlüssigen Schaltelements zum Ausführen eines Schaltvorgangs kann mittels einer Verstelleinrichtung erfolgen, welche als Schaltaktuator ausgebildet sein kann. Der Schaltaktuator kann als hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer Stellzylinder oder als elektrischer Aktuator ausgebildet sein, mittels welchem eine Schaltmechanik des Getriebes zum Verstellen des Schaltelements während eines Schaltvorgangs betätigt wird.
  • Unter einem Schaltvorgang ist bevorzugt ein Vorgang zu verstehen, bei welchem eine Schaltelementhälfte des formschlüssigen Schaltelements, insbesondere eine Schaltmuffe, mit einer zweiten Schaltelementhälfte des formschlüssigen Schaltelements, insbesondere einem Kupplungskörper eines Zahnrads, in Wirkverbindung gebracht oder von dieser getrennt wird. Im Rahmen des Schaltvorgangs wird in dem Gruppengetriebe von einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand gewechselt. Unter einem Schaltvorgang kann demzufolge ein Schalten aus einem Gang in einen anderen Gang, ein Schalten aus einem Gang in eine Neutralposition sowie ein Schalten aus einer Neutralposition in einen Gang verstanden werden.
  • 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 Daten auszutauschen. Das Steuergerät ist hierzu auch mit notwendigen Sensoren sowie soweit notwendig auch mit anderen Steuergeräten 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.
  • Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm ist ausgebildet, ein Steuergerät zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung zu veranlassen, wenn das Computerprogramm auf dem Steuergerät ausgeführt wird. In diesem Zusammenhang gehört auch ein computerlesbares Medium zum Gegenstand der Erfindung, auf dem ein vorstehend beschriebenes Computerprogramm abrufbar gespeichert ist.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung entnehmbar sind. Es zeigen
    • 1 einen schematischen Aufbau eines automatisierten Gruppengetriebes;
    • 2 einen aus dem Stand der Technik bekannten Ablauf einer Bereichsrückschaltung in Form eines vereinfachten Zeitdiagramms; und
    • 3 einen bevorzugten Ablauf einer Bereichsrückschaltung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Form eines vereinfachten Zeitdiagramms.
  • Das in 1 dargestellte automatisierte Gruppengetriebe 1 ist als Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Nutzfahrzeug sein. Das Gruppengetriebe 1 umfasst ein dreistufiges Hauptgetriebe HG, eine dem Hauptgetriebe HG antriebstechnisch vorgeschaltete Vorschaltgruppe bzw. Splitgruppe GV sowie eine dem Hauptgetriebe HG nachgeschaltete Bereichsgruppe GP. Das Hauptgetriebe HG des Gruppengetriebes 1 ist hier als Direktganggetriebe in Vorgelegebauweise ausgeführt und weist eine Hauptwelle WH und zwei Vorgelegewellen WVG1 und WVG2 auf, wobei die erste Vorgelegewelle WVG1 mit einer steuerbaren Getriebebremse Br versehen ist. Die Getriebebremse Br kann beispielsweise als hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Lamellenbremse ausgebildet sein, welche über eine Ansteuerung entsprechender Schaltventile betätigbar ist.
  • Das Hauptgetriebe HG ist mit drei Übersetzungsstufen G1, G2, G3 für eine Vorwärtsfahrt und einer Übersetzungsstufe R für eine Rückwärtsfahrt dreistufig ausgebildet. Losräder der Übersetzungsstufen G1, G2 und R sind jeweils drehbar auf der Hauptwelle WH gelagert und über zugeordnete Schaltkupplungen schaltbar. Die zugeordneten Festräder sind drehfest auf den Vorgelegewellen WVG1 und WVG2 angeordnet.
  • Die Schaltkupplungen der Übersetzungsstufen G3 und G2 sowie die Schaltkupplungen der Übersetzungsstufen G1 und R sind jeweils in einem gemeinsamen Schaltpaket S1 bzw. S2 zusammengefasst. Das Hauptgetriebe HG ist unsynchronisiert schaltbar ausgebildet.
  • Die Vorschaltgruppe GV des Gruppengetriebes 1 ist zweistufig ausgebildet und ebenfalls in Vorgelegebauweise ausgeführt, wobei die beiden Übersetzungsstufen K1, K2 der Vorschaltgruppe GV zwei schaltbare Eingangskonstanten des Hauptgetriebes HG bilden. Durch eine geringere Übersetzungsdifferenz der beiden Übersetzungsstufen K1, K2 ist die Vorschaltgruppe GV als Splitgruppe ausgelegt. Das Losrad der ersten Übersetzungsstufe K1 ist drehbar auf der Eingangswelle WGE gelagert, die über eine steuerbare Trennkupplung TK mit einem beispielsweise als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor in Verbindung steht.
  • Das Losrad der zweiten Übersetzungsstufe K2 ist drehbar auf der Hauptwelle WH gelagert. Die Festräder beider Übersetzungsstufen K1, K2 der Vorschaltgruppe GV sind jeweils drehfest mit den Vorgelegewellen WVG1 und WVG2 des Hauptgetriebes HG verbunden. Die synchronisiert ausgebildeten Schaltkupplungen der Vorschaltgruppe GV sind in einem gemeinsamen Schaltpaket SV zusammengefasst.
  • Die dem Hauptgetriebe HG nachgeordnete Bereichsgruppe GP des Gruppengetriebes 1 ist ebenfalls zweistufig ausgebildet, jedoch in Planetenbauweise mit einem einfachen Planetenradsatz. Das Sonnenrad PS ist drehfest mit der ausgangsseitig verlängerten Hauptwelle WH des Hauptgetriebes HG verbunden. Der Planetenträger PT ist drehfest mit der Ausgangswelle WGA des Gruppengetriebes 1 gekoppelt. Das Hohlrad PH steht mit einem Schaltpaket SP mit zwei unsynchronisiert ausgebildeten Schaltkupplungen in Verbindung, durch welche die Bereichsgruppe GP wechselweise durch die Verbindung des Hohlrads PH mit einem feststehenden Gehäuseteil in eine Langsamfahrstufe L und durch die Verbindung des Hohlrads PH mit dem Planetenträger PT in eine Schnellfahrstufe S schaltbar ist. Die Bereichsgruppe GP ist unsynchronisiert schaltbar ausgebildet.
  • Eine Ansteuerung der in dem Gruppengetriebe 1 vorhandenen Schaltkupplungen zum Einstellen einer gewünschten Übersetzungsstufe K1, K2, G3, G2, G1, R, L, S wird dabei über ein Steuergerät gesteuert bzw. geregelt. Das Steuergerät kann vorzugsweise als Getriebesteuergerät ausgebildet sein. Die Schaltkupplungen werden über eine hier nicht dargestellte Schaltmechanik verstellt, wobei die Schaltmechanik mittels eines Schaltaktuators betätigt wird.
  • Nachfolgend wird anhand von 2 zunächst ein aus dem Stand der Technik bekannter Ablauf einer Bereichsrückschaltung in Form eines vereinfachten Zeitdiagramms näher erläutert.
  • Im oberen Teil von 2 werden die Übersetzungsstufen [Gear] des Gruppengetriebes dargestellt, wobei Gear_act die Ist-Übersetzungsstufe und Gear_tgt die Ziel-Übersetzungsstufe ist.
  • In dem darunter liegenden Teil von 2 sind schematisch Schaltwegverläufe [mm] der Getriebeelemente dargestellt, unter der Bezeichnung sGP ein Schaltwegverlauf beim Wechsel der Ist-Übersetzungsstufe in die Ziel-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe GP, unter der Bezeichnung sHG ein Schaltwegverlauf beim Wechsel der Ist-Übersetzungsstufe in die Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG, unter der Bezeichnung sGV ein Schaltwegverlauf beim Wechsel der Ist-Übersetzungsstufe in die Ziel-Übersetzungsstufe der Vorschaltgruppe GV und unter der Bezeichnung sHGSel ein Wählwegverlauf beim Wechseln der Schaltgasse des Hauptgetriebes HG.
  • Ein Erfassen eines Schaltwegverlaufs kann beispielsweise erfolgen durch Erfassen der Position des Schaltelements mittels einer Wegsensorik während des Verstellens des Schaltelements. Die Wegsensorik kann als Wegsensor ausgebildet sein, welcher an der Schaltmechanik des Getriebes, wie beispielsweise dem Schaltaktuator, einer Schaltschiene oder einer Schaltgabel angeordnet sein kann.
  • Im unteren Teil von 2 sind Betätigungssignale von Schaltventilen zur Verstellung der jeweiligen Getriebeelemente dargestellt, unter der Bezeichnung tOnGVPos und tOnGVNeg Betätigungssignale der Schaltventile der Vorschaltgruppe GV, unter der Bezeichnung tOnGPPos und tOnGPNeg Betätigungssignale der Schaltventile der Bereichsgruppe GP, unter der Bezeichnung tOnHGPos und tOnHGNeg Betätigungssignale der Schaltventile des Hauptgetriebes HG, unter der Bezeichnung tOnTBrln und tOnTBrOut Betätigungssignale der Schaltventile der Getriebebremse Br und unter der Bezeichnung tOnHGSel ein Betätigungssignal zur Betätigung des Wählaktuators. Der Wählaktuator kann als druckmittelbetätigbarer Stellzylinder oder als elektrischer Wählaktuator ausgebildet sein.
  • Sowohl die Vorschaltgruppe GV, das Hauptgetriebe HG und die Bereichsgruppe GP werden von Druckmittelzylindern geschaltet. Hierzu sind Druckkammern eines Druckmittelzylinders jeweils über ein Schaltventil mit einer Druckmittelquelle verbindbar. Die Endung „Pos“ in der Bezeichnung der Betätigungssignale bedeutet hierbei, dass der Druckmittelzylinder bei Druckbeaufschlagung dieser Druckkammer in eine erste Richtung bewegt wird (positiv). Die Endung „Neg“ in der Bezeichnung der Betätigungssignale bedeutet hingegen, dass der Druckmittelzylinder bei Druckbeaufschlagung dieser Druckkammer in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung, bewegt wird (negativ). Werden beide Schaltventile zur Betätigung eines Druckmittelzylinders angesteuert, dann kann der Druckmittelzylinder und das darüber verstellte Getriebeelement in eine Zwischenposition gebracht werden (Neutralposition).
  • Die 2 zeigt einen als Bereichsrückschaltung ausgeführten Schaltablauf, bei welchem beim Einlegen des Hauptgetriebes HG ein Ratschen auftritt. Zum Zeitpunkt t1 wird ein neuer Ziel-Gang Gear_tgt angefordert. Es beginnt der Lastabbau an dem Antriebsmotor. Parallel dazu wird die Trennkupplung TK vorgeöffnet, d.h. bis oberhalb der Schlupfgrenze ausgerückt. Zum Zeitpunkt t2 wird zunächst die Ist-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG ausgelegt, also das Hauptgetriebe HG in seine Neutralstellung geschaltet (HG = N). In etwa zeitgleich wird die Trennkupplung TK vollständig ausgerückt.
  • Danach wird durch eine Betätigung der Getriebebremse Br zum Zeitpunkt t3 die Vorgelegewelle WVG1 sowie die mit dieser über die eingelegte Eingangskonstante der Vorschaltgruppe GV verbundene Eingangswelle WGE abgebremst und damit die Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG synchronisiert. Etwa gleichzeitig beginnt die Steuerung des Antriebsmotors auf die Zieldrehzahl der Eingangswelle WGE für die Gesamtübersetzung des Ziel-Gangs. Nach dem Erreichen der Synchrondrehzahl an der betreffenden Schaltkupplung des Hauptgetriebes HG erfolgt zum Zeitpunkt t4 die Umschaltung der Vorschaltgruppe GV aus der Ist-Übersetzungsstufe in die Ziel-Übersetzungsstufe. Zum Zeitpunkt t4 wird auch die Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG eingelegt und die Ist-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe GP ausgelegt, also die Bereichsgruppe GP in Neutral geschaltet (GP = N).
  • Durch das Umschalten der synchronisiert ausgebildeten Vorschaltgruppe GV wird das bereits synchronisierte Hauptgetriebe HG derart beeinflusst, dass das Hauptgetriebe HG seine Drehzahlgleichheit einbüßt. Dadurch kommt es beim Einlegen des Hauptgetriebes HG zum Zeitpunkt t5 zum Ratschen, durch welches das Einspuren der Schaltklauen des formschlüssigen Schaltelements verhindert wird.
  • Anschließend wird die Ziel-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe GP durch ein teilweises Einrücken der Trennkupplung TK durch eine Beschleunigung der Eingangswelle WGE über das ratschende Hauptgetriebe HG synchronisiert. Mit Erreichen der Synchrondrehzahl wird zum Zeitpunkt t6 das Schaltventil zum Einlegen der Ziel-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe GP angesteuert. Nach einer kurzen Zahn-auf-Zahn-Stellung der Schaltkupplung spuren die Schaltklauen der Schaltkupplung zum Zeitpunkt t7 ein und die Ziel-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe GP ist eingelegt. Zum Zeitpunkt t8 wird das Ratschen der Schaltklauen im Hauptgetriebe HG aufgelöst und die Ziel-Übersetzungsstufe in Hauptgetriebe HG eingelegt. Anschließend wird die Trennkupplung TK vollständig eingerückt und es erfolgt der Lastaufbau des Antriebsmotors.
  • Nachfolgend wird nun das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines vereinfachten Zeitdiagramms gemäß 3 näher erläutert, wobei beispielhaft ein als Bereichsrückschaltung ausgeführter Schaltablauf von einer aktuellen Übersetzungsstufe 7 in eine Ziel-Übersetzungsstufe 6 betrachtet wird. Die verwendete Darstellung und die Bezeichnungen entsprechen der Darstellung und den Bezeichnungen, wie diese in 2 verwendet wurden.
  • Zum Zeitpunkt t1 wird ein neuer Ziel-Gang Gear_tgt angefordert. Es beginnt der Lastabbau an dem Antriebsmotor. Parallel dazu wird die Trennkupplung TK vorgeöffnet, d.h. bis oberhalb der Schlupfgrenze ausgerückt. Zum Zeitpunkt t2 wird zunächst die Ist-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG ausgelegt, also das Hauptgetriebe HG in seine Neutralstellung geschaltet (HG = N). In etwa zeitgleich wird die Trennkupplung TK vollständig ausgerückt.
  • Danach wird durch eine Betätigung der Getriebebremse Br zum Zeitpunkt t3 die Vorgelegewelle WVG1 sowie die mit dieser über die eingelegte Eingangskonstante der Vorschaltgruppe GV verbundene Eingangswelle WGE abgebremst und damit die Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG synchronisiert. Etwa gleichzeitig beginnt die Steuerung des Antriebsmotors auf die Zieldrehzahl der Eingangswelle WGE für die Gesamtübersetzung des Ziel-Gangs. Nach dem Erreichen der Synchrondrehzahl an der betreffenden Schaltkupplung des Hauptgetriebes HG werden zu den Zeitpunkten t4 bzw. t5 in etwa zeitgleich die Ist-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe GP ausgelegt, also die Bereichsgruppe GP in Neutral geschaltet (GP = N), und Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG eingelegt.
  • Die Umschaltung der Vorschaltgruppe GV aus der Ist-Übersetzungsstufe in die Ziel-Übersetzungsstufe erfolgt hingegen erst zu einem späteren Zeitpunkt t6, zu welchem die Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes HG bereits eingelegt ist. Somit kann folglich der Wechsel der Übersetzungsstufe der Vorschaltgruppe GV die Synchronisierung des Hauptgetriebes HG nicht mehr beeinflussen, wodurch beim Einlegen der Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes ein Ratschen verhindert werden kann.
  • Anschließend wird die Ziel-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe GP durch ein teilweises Einrücken der Trennkupplung TK durch eine Beschleunigung der Eingangswelle WGE und der mit dieser über die eingelegte Ziel-Übersetzungsstufe G3 des Hauptgetriebes HG verbundene Hauptwelle WH synchronisiert. Mit Erreichen der Synchrondrehzahl wird zum Zeitpunkt t7 das Schaltventil zum Einlegen der Ziel-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe GP angesteuert. Die Schaltklauen der Schaltkupplung spuren zum Zeitpunkt t8 ein und die Ziel-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe GP ist eingelegt. Anschließend wird die Trennkupplung TK vollständig eingerückt und es erfolgt der Lastaufbau des Antriebsmotors.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gruppengetriebe
    HG
    erstes Teilgetriebe, Hauptgetriebe
    G1
    Erste Übersetzungsstufe von HG
    G2
    Zweite Übersetzungsstufe von HG
    G3
    Dritte Übersetzungsstufe von HG
    R
    Rückwärts-Übersetzungsstufe von HG
    S1
    Erstes Schaltpaket von HG
    S2
    Zweites Schaltpaket von HG'
    GP
    zweites Teilgetriebe, Bereichsgruppe
    S
    Schnellfahrstufe von GP
    L
    Langsamfahrstufe von GP
    SP
    Schaltpaket von GP
    PH
    Hohlrad von GP
    PS
    Sonnenrad von GP
    PT
    Planetenträger von GP
    GV
    Splitgruppe, Vorschaltgruppe
    K1
    Erste Übersetzungsstufe von GV
    K2
    Zweite Übersetzungsstufe von GV
    SV
    Schaltpaket von GV
    WGA
    Ausgangswelle
    WGE
    Eingangswelle
    WH
    Hauptwelle
    WVG1
    Erste Vorgelegewelle von HG
    WVG2
    Zweite Vorgelegewelle von HG
    TK
    Trennkupplung
    Br
    Getriebebremse
    t
    Zeit
    t0 -t8
    Zeitpunkte bei Bereichsrückschaltung
    sGP
    Schaltwegverlauf GP
    sHG
    Schaltwegverlauf HG
    sGV
    Schaltwegverlauf GV
    tOnGPPos
    Schaltventil GP (+)
    tOnGPNeg
    Schaltventil GP (-)
    tOnHGPos
    Schaltventil HG (+)
    tOnHGNeg
    Schaltventil HG (-)
    tOnGVPos
    Schaltventil GV (+)
    tOnGVNeg
    Schaltventil GV (-)
    tOnHGSel
    Schaltventil HG wählen
    tOnTBrln
    Einlassventil Br
    tOnTBrOut
    Auslassventil Br
    Gear_tgt
    Zielgang
    Gear_act
    aktueller Gang

Claims (8)

  1. Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Gruppengetriebes (1), das in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Antriebsmotor und einem Achsantrieb angeordnet ist und mindestens ein mehrstufiges Hauptgetriebe (HG), eine dem Hauptgetriebe (HG) vorgeschaltete zweistufige Vorschaltgruppe (GV) sowie eine dem Hauptgetriebe (HG) nachgeschaltete zweistufige Bereichsgruppe (GP) umfasst, wobei das Hauptgetriebe (HG) in Vorgelegebauweise mit mindestens einer mit einer steuerbaren Getriebebremse (Br) versehenen Vorgelegewelle (WVG1) ausgeführt ist und eine Eingangswelle (WGE) des Gruppengetriebes (1) über eine steuerbare Trennkupplung (TK) mit dem Antriebsmotor in Verbindung steht, wobei das Hauptgetriebe (HG) über unsynchronisierte formschlüssige Schaltelemente (S1, S2), die Bereichsgruppe (GP) über ein unsynchronisiertes formschlüssiges Schaltelement (SP) und die Vorschaltgruppe (GV) über ein synchronisiertes formschlüssiges Schaltelement (SV) schaltbar ist, wobei eine Bereichsrückschaltung mit den folgenden Schritten ausgeführt wird: - Lastabbau des Antriebsmotors, - Auslegen der Ist-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG = N) und - vollständiges Ausrücken der Trennkupplung, - Synchronisieren der Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG) durch Betätigung der Getriebebremse und - Beginn der Steuerung des Antriebsmotors auf die Zieldrehzahl der Eingangswelle (WGE), - Einlegen der Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG) und - Auslegen der Ist-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe (GP = N), - Umschalten der Übersetzungsstufe der Vorschaltgruppe (GV), bei eingelegter Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG), - Synchronisieren der Ziel-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe (GP) durch ein teilweises Einrücken der Trennkupplung, - Einlegen der Ziel-Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe (GP), - Vollständiges Einrücken der Trennkupplung und - Lastaufbau des Antriebsmotors, wobei, dann wenn beim Einlegen der Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG) eine Zahn-auf-Zahn-Stellung an dem unsynchronisiert ausgebildeten formschlüssigen Schaltelement erkannt wurde, das Umschalten der Vorschaltgruppe (GV) ausgeführt wird, bevor die Ziel-Übersetzungsstufe des Hauptgetriebes (HG) eingelegt ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereichsrückschaltung in Abhängigkeit einer vorliegenden Fahrsituation ausgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereichsrückschaltung während eines Schubbetriebs des Kraftfahrzeugs ausgeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereichsrückschaltung in einer Fahrsituation mit geringer Fahrdynamik ausgeführt wird.
  5. Steuergerät, das zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  6. Computerprogramm, das ausgebildet ist, ein Steuergerät zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche zu veranlassen, wenn das Computerprogramm auf dem Steuergerät ausgeführt wird.
  7. Automatisiertes Gruppengetriebe (1), welches ein Steuergerät gemäß Anspruch 5 aufweist und gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 betreibbar ist.
  8. Kraftfahrzeug umfassend ein automatisiertes Gruppengetriebe (1) nach Anspruch 7.
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