DE102021130319B4

DE102021130319B4 - Steuervorrichtung und Verfahren zum Einlegen eines Startganges in einem Getriebe

Info

Publication number: DE102021130319B4
Application number: DE102021130319.2A
Authority: DE
Inventors: Richard Rosander; Jonas Lindström
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2021-11-19
Publication date: 2022-10-27
Anticipated expiration: 2041-11-20
Also published as: SE544598C2; SE2051501A1; DE102021130319A1

Abstract

Verfahren, ausgeführt durch eine Steuervorrichtung (100), zum Einlegen eines Startgangs in einem Getriebe (4) eines Fahrzeugantriebsstranges (2), wobei das Getriebe (4) aufweist:eine erste Getriebewelle (20, 40) mit einem ersten Satz (S1) von Getrieberädern (12B, 13B, 14B), die drehbar an der ersten Getriebewelle (20, 40) fixiert sind, undeine Hauptwelle (30) mit einem zweiten Satz (S2) von Getrieberädern (12A, 13A, 14A), wobei jedes Getrieberad (12A, 13A, 14A) des zweiten Satzes (S2) von Getrieberädern mit einem zugeordneten Getrieberad des ersten Satzes (S1) von Getrieberädern zusammenwirkt und wahlweise mit der Hauptwelle (30) verriegelbar ist, um mit dieser zu drehen,wobei der zweite Satz (S2) von Getrieberädern unsynchronisierte Getrieberäder aufweist; und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:Verriegeln der Hauptwelle (30) in einem nicht-drehenden Zustand mittels einer Bremseinrichtung (25), die mit einem Gehäuse (26) des Getriebes (4) verbunden ist,dann, wenn die Hauptwelle (30) in einem nicht-drehenden Zustand ist und die erste Getriebewelle (20, 40) dreht, Verriegeln eines vorgegebenen Getrieberades (12A, 13A, 14A) des zweiten Satzes (S2) von Getrieberädern mit der Hauptwelle (30) für eine Drehung mit der Hauptwelle, undFreigeben der Hauptwelle (30) aus dem nicht-drehenden Zustand.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein ein Verfahren zum Einlegen eines Startganges in einem Getriebe eines Fahrzeugantriebsstranges. Die vorliegende Beschreibung betrifft weiterhin allgemein eine Steuervorrichtung, die eingerichtet ist zum Einlegen eines Startganges in einem Getriebe eines Fahrzeugantriebsstranges. Die vorliegende Beschreibung betrifft auch allgemein ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium. Die vorliegende Beschreibung betrifft auch allgemein ein Fahrzeug.
HINTERGRUND
Ein Getriebe eines Fahrzeugantriebsstranges kann verschiedene Konfigurationen haben aus einer Mehrzahl von Getriebewellen und Getrieberadpaaren (Getriebezahnradpaaren), welche die Getriebewellen verbinden. Jedes Getrieberadpaar hat ein Zahnrad, welches drehbar an einer Getriebewelle befestigt ist, und ein weiteres Zahnrad, welches auf einer zweiten Getriebewelle derart befestigt ist, dass es damit frei drehen kann, jedoch auch in Bezug auf die zweite Getriebewelle verriegelt werden kann, um mit der zweiten Getriebewelle zu rotieren. Zum Verriegeln eines Getrieberades an einer Getriebewelle kann eine axial verschiebbare Kupplungshülse eingesetzt werden, die drehungsfixiert an der Getriebewelle angebracht ist. Eine solche Kupplungshülse hat allgemein Zähne, die eingerichtet sind zum Kämmen mit entsprechenden Räumen zwischen Zähnen des Getrieberades, welche mit der Getriebewelle in Eingriff zu bringen ist. Für den Eingriff der Kupplungshülse mit dem Getrieberad müssen die Kupplungshülse und das Getrieberad deshalb im Wesentlichen die gleiche Drehgeschwindigkeit haben. Es kann deshalb erforderlich sein, die Drehgeschwindigkeit der Getriebewelle in Bezug auf die Drehgeschwindigkeit des zu verriegelnden Getrieberades zu synchronisieren. Dies kann erreicht werden durch eine Kupplungshülse mit einer Synchronisationseinrichtung. Allerdings gibt es auch unsynchronisierte Getriebe, bei denen die Rotationsgeschwindigkeiten der Getriebewellen mittels der Antriebseinheit und/oder einer Getriebebremse synchronisiert werden.
Die Zähne der Kupplungshülsen und die entsprechenden Zähne der Getrieberäder sind häufig abgerundet, wodurch sie gegeneinandergedrückt werden können derart, dass sie in einen Eingriffszustand kommen, in dem die jeweiligen Zähne kämmen. Mit anderen Worten: die Zähne haben eine geometrische Gestalt, die für den Eingriff der Kupplungshülse mit dem Getrieberad förderlich ist.
Es kann allerdings auch angestrebt sein, eine flachere Konfiguration für die Zähne der Kupplungshülse (und für das entsprechende Getrieberad) vorzusehen, beispielsweise zur Vergrößerung der Zahnoberfläche, die in der Lage ist, Drehmoment zu übertragen und/oder für eine kostengünstigere Herstellung. Eine derartige Konfiguration der Zähne verlangt allerdings eine etwas abgewandelte Technik, wenn die Kupplungshülse mit dem Getrieberad in Eingriff gebracht werden soll, da es nicht ausreicht, einfach die Kupplungshülse gegen das Getrieberad zu drücken. Wird die Kupplungshülse einfach gegen das Getrieberad gedrückt, besteht eine Gefahr, dass dies eine sogenannte „Zahn-auf-Zahn“-Situation ergibt, insbesondere bei nichtsynchronisierten Getrieben. Deshalb wird eine Technik eingesetzt, bei der die einander zugeordneten Zähne gegeneinander gleiten können, bis die Zähne der Kupplungshülse den entsprechenden Freiraum zwischen den Zähnen des Getrieberades erreichen, so dass die Zähne der Kupplungshülse und die des Getrieberades kämmen können. Um dies zu erreichen, ist eine Differenz in den Drehgeschwindigkeiten der Kupplungshülse und des Getrieberades erforderlich. Diese Differenz der Rotationsgeschwindigkeiten ergibt eine Änderung im Drehmoment beim Einlegen des Ganges, was wiederum einen Impuls ergibt, der sich durch den Antriebsstrang überträgt. Dies ist insbesondere dann ausgeprägt, wenn das Fahrzeug steht, da der Impuls dann die einzige Antriebskraft ist, die auf das Fahrzeug wirkt. Die Impulsstärke wird dabei verstärkt entsprechend dem Übersetzungsverhältnis, ausgehend von der Welle, an der die Kupplungshülse angeordnet ist, zu den Antriebsrädern des Fahrzeuges. Der vorstehend beschriebene Impuls kann für den Fahrer und auch weitere Personen in dem Fahrzeug unangenehm sein.
Die DE 691 09 724 T2 betrifft allgemein ein Steuersystem bzw. ein Steuerungsverfahren zur Steuerung der Klauenkupplung und ein zumindest teilweise automatisiertes mechanisches Getriebe mit mehreren Gangwechseln. Die Steuerung umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit zum Empfangen von Signalen, die die Drehzahl der Getriebeeingangswelle, die Drehzahl der Getriebeausgangswelle und eine ausgewählte, einzulegende Gangstufe angeben. Die Steuereinheit veranlasst/erlaubt das Einrücken der Klauenkupplungselemente, die mit der gewählten Übersetzung verbunden sind, wenn sie feststellt, dass die Drehzahl der Eingangswelle in ein berechnetes Synchronfenster fällt. Die Steuereinheit stellt fest, dass das Fahrzeug aus dem Stand anfährt und/oder dass die Kupplung beim Anfahren aus dem Stand nicht mehr richtig arbeitet, und reagiert darauf mit einer Vergrößerung des Synchronfensters.
Die DE 10 2013 224 853 A1 betrifft allgemein ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Schaltgetriebes in einem Kraftfahrzeug, dessen Eingangswelle über eine als automatisierte Reibungskupplung ausgebildete Trennkupplung mit der Triebwelle eines Antriebsmotors verbindbar ist, dessen Ausgangswelle mit dem Achsgetriebe einer Antriebsachse oder mit einem Verteilergetriebe in Triebverbindung steht, und dessen Anfahrgänge mittels Gangkupplungen schaltbar sind, die als unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet sind, wobei eine bei Fahrzeugstillstand während des Einlegens eines Anfahrgangs an der zugeordneten Gangkupplung auftretende Zahn-auf-Zahn-Stellung komfortbetont aufgelöst wird. Das Verfahren sieht vor, dass bei Vorliegen einer Zahn-auf-Zahn-Stellung an der Gangkupplung des Anfahrgangs zunächst das Einrücken der Gangkupplung unterbrochen wird, dass dann zur Verdrehung der eingangsseitigen Kupplungshälfte der Gangkupplung ein Antriebsmoment in die Eingangswelle oder in eine mit dieser in Triebverbindung stehende Getriebewelle eingeleitet wird, und dass das Antriebsmoment abgeschaltet wird, bevor das Einrücken der Gangkupplung fortgesetzt wird.
KURZBESCHREIBUNG
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Ermöglichung eines komfortableren Einlegens eines Startganges in ein Getriebe eines Fahrzeugantriebsstranges.
Das Ziel wird erreicht durch den Gegenstand der beigefügten unabhängigen Patentansprüche.
Gemäß der vorliegenden Beschreibung wird ein Verfahren zum Einlegen eines Startganges in einem Getriebe eines Fahrzeugantriebsstranges vorgestellt. Das Verfahren wird durch eine Steuervorrichtung ausgeführt. Das Getriebe hat eine erste Getriebewelle mit einem ersten Satz von Getrieberädern, die drehfixiert sind an der ersten Getriebewelle. Das Getriebe hat weiterhin eine Hauptwelle mit einem zweiten Satz von Getrieberädern. Jedes Getrieberad des zweiten Satzes von Getrieberädern wirkt mit einem zugeordneten Getrieberad des ersten Satzes von Getrieberädern zusammen und ist wahlweise an der Hauptwelle verriegelbar, um mit dieser zu drehen. Der zweite Satz von Getrieberädern weist nicht-synchronisierte Getrieberäder auf. Das Verfahren beinhaltet die folgenden Schritte:

Verriegeln der Hauptwelle in einen nicht-drehenden Zustand mittels einer Bremseinrichtung, die mit dem Gehäuse des Getriebes verbunden ist,
dann, wenn die Hauptwelle sich in einem nicht-drehenden Zustand befindet und die erste Getriebewelle dreht, Verriegeln eines vorgegebenen Getrieberades des zweiten Satzes von Getrieberädern mit der Hauptwelle für eine Drehung mit der Hauptwelle, und
Freigeben der Hauptwelle aus dem nicht-drehenden Zustand.

Da die Hauptwelle im nicht-drehenden Zustand mittels der Bremseinrichtung verriegelt ist, wenn das vorgegebene Getrieberad mit der Hauptwelle verriegelt ist, pflanzt sich der erzeugte Impuls nicht durch den Antriebsstrang zu den Antriebsrädern fort, sondern wird durch das Getriebegehäuse absorbiert (aufgenommen). Weiterhin wird der Impuls nicht verstärkt entsprechend dem Übersetzungsverhältnis von beispielsweise weiteren Getriebeeinheiten, die im Kraftfluss hinter dem in Eingriff zu bringenden Getrieberad angeordnet sind. Deshalb ist bei Einsatz des vorliegenden Verfahrens das Einlegen des Startganges sehr viel komfortabler für einen Fahrer oder weitere Personen im Fahrzeug.
Weiterhin kann das vorliegende Verfahren verwendet werden, wenn eine Kupplungshülse Zähne aufweist, die eine im Wesentlichen flache Konfiguration haben, zum Verriegeln eines Getrieberades mit der Hauptwelle. Durch Verriegelung des vorgegebenen Getrieberades mit der Hauptwelle, wenn die Hauptwelle in einem nicht-drehenden Zustand ist, jedoch die erste Getriebewelle dreht, wird eine gewünschte Differenz zwischen den Rotationsgeschwindigkeiten des Getrieberades, welches mit der Hauptwelle zu verriegeln ist, und der Hauptwelle sichergestellt. Es ist darauf hinzuweisen, dass das vorliegende Verfahren auch eingesetzt werden kann, wenn eine Kupplungshülse verwendet wird mit Zähnen einer anderen Konfiguration als der im Wesentlichen flachen zum Verriegeln eines Getrieberades mit der Hauptwelle.
Die erste Getriebewelle kann eine Zwischenwelle (Vorgelegewelle) sein und das Getriebe kann weiterhin eine Eingangswelle aufweisen, die mit der Zwischenwelle verbindbar ist.
Das Verfahren kann weiterhin einen Schritt aufweisen, bei dem in Reaktion auf eine Anforderung zum Einlegen eines Startganges eine Drehung der ersten Getriebewelle eingeleitet wird, falls die erste Getriebewelle nicht bereits dreht. Damit wird die Möglichkeit gewonnen zu einem gewünschten Zeitpunkt eine gewünschte Differenz zwischen der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Getriebewelle und der Rotationsgeschwindigkeit der Hauptwelle einzustellen.
Das Verfahren kann weiterhin einen Schritt beinhalten, bei dem die Rotationsgeschwindigkeit der ersten Getriebewelle in einem vorgegebenen Intervall von Rotationsgeschwindigkeiten gesteuert wird vor der Verriegelung des vorgegebenen Getrieberades des zweiten Satzes von Getrieberädern mit der Hauptwelle. Damit kann die Fähigkeit einer komfortablen Einlegung des Startganges weiter verbessert werden. Ein schneller und glatter Einsatz des Startganges wird ermöglicht.
Der Schritt der Freigabe der Hauptwelle aus dem nicht-drehenden Zustand kann ausgeführt werden in Reaktion auf eine Bestimmung, dass das vorgegebene Getrieberad mit der Hauptwelle verriegelt ist, um mit dieser zu drehen. Damit kann sichergestellt werden, dass die Hauptwelle im nicht-drehenden Zustand verriegelt wird, bis der Startgang eingelegt worden ist, wodurch die Gefahr einer Impulsfortpflanzung durch den Antriebsstrang zu den Antriebsrädern weiter minimiert wird.
Die Bremseinrichtung kann ablaufseitig (im Kraftfluss) des vorgegebenen Getrieberades des zweiten Satzes von Getrieberädern angeordnet sein. Damit wird die Fähigkeit zum Absorbieren des Impulses weiter verbessert und die Gefahr, dass ein Impuls durch den Antriebsstrang sich zu den Antriebsrädern fortpflanzt, kann weiter reduziert werden.
Das Getriebe kann weiterhin eine Verteilergetriebeeinheit aufweisen, die mit der Hauptwelle verbunden ist. Das vorliegende Verfahren ist insbesondere vorteilhaft beim Einsatz in solchen Fahrzeugantriebssträngen, die eine Verteilergetriebeeinheit aufweisen, weil die Verstärkung des erzeugten Impulses in solchen Fällen besonders groß ist aufgrund des großen Übersetzungsverhältnisses, welches von der Hauptwelle durch den Antriebsstrang zu den Antriebsrädern des Fahrzeuges gegeben ist.
Die vorliegende Beschreibung betrifft weiterhin ein Computerprogramm mit Instruktionen, die bei Ablauf in einer Steuervorrichtung die Steuervorrichtung veranlassen, eines der oben beschriebenen Verfahren auszuführen.
Die vorliegende Beschreibung betrifft weiterhin ein computerlesbares Medium mit Instruktionen, die bei Ausführung durch eine Steuervorrichtung die Steuervorrichtung veranlassen, eines der oben beschriebenen Verfahren auszuführen.
Weiterhin stellt die vorliegende Beschreibung eine Steuervorrichtung bereit, die eingerichtet ist zum Einlegen eines Startganges in einem Getriebe eines Fahrzeugantriebsstranges. Das Getriebe hat eine erste Getriebewelle mit einem ersten Satz von Getrieberädern, die drehbar an der ersten Getriebewelle fixiert sind. Das Getriebe hat weiterhin eine Hauptwelle mit einem zweiten Satz von Getrieberädern. Jedes Getrieberad des zweiten Satzes von Getrieberädern wirkt mit einem zugeordneten Getrieberad des ersten Satzes von Getrieberädern zusammen und ist wahlweise verriegelbar mit der Hauptwelle für eine Rotation mit dieser. Der zweite Satz von Getrieberädern weist unsynchronisierte Getrieberäder auf. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet:

zum Verriegeln der Hauptwelle in einem nicht-drehenden Zustand mittels einer Bremseinrichtung, die mit einem Gehäuse des Getriebes verbunden ist;
dann, wenn die Hauptwelle in einem nicht-drehenden Zustand ist und die erste Getriebewelle dreht, zum Verriegeln eines vorgegebenen Getrieberades des zweiten Satzes von Getrieberädern mit der Hauptwelle für eine Drehung mit der Hauptwelle, und
zum Freigeben der Hauptwelle aus dem nicht-drehenden Zustand.

Die Steuervorrichtung hat die gleichen Vorteile, wie sie oben im Zusammenhang mit dem entsprechenden Verfahren zum Einlegen eines Startganges in einem Getriebe eines Fahrzeugantriebsstranges beschrieben sind.
Die Steuervorrichtung kann weiter eingerichtet sein, um in Reaktion auf eine Anforderung zum Einlegen eines Startganges eine Drehung der ersten Getriebewelle zu bewirken, wenn die erste Getriebewelle noch nicht bereits dreht.
Die Steuervorrichtung kann weiterhin eingerichtet sein zum Steuern der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Getriebewelle in einem vorgegebenen Bereich von Rotationsgeschwindigkeiten vor einer Verriegelung des vorgegebenen Getrieberades des zweiten Satzes von Getrieberädern mit der Hauptwelle.
Weiterhin kann die Steuervorrichtung eingerichtet sein zum Freigeben der Hauptwelle aus dem nicht-drehenden Zustand in Reaktion auf eine Bestimmung, dass das vorgegebene Getrieberad in Bezug auf die Hauptwelle für eine Drehung mit dieser verriegelt ist.
Die Bremseinrichtung, die eingesetzt wird durch die Steuervorrichtung zum Verriegeln der Hauptwelle im nicht-drehenden Zustand, kann ablaufseitig (im Kraftfluss) des vorgegebenen Getrieberades des zweiten Satzes von Getrieberädern angeordnet sein.
Die vorliegende Beschreibung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einer Steuervorrichtung, wie oben beschrieben. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Schwerlastfahrzeug, wie einen Lastkraftwagen oder einen Bus handeln.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Beispiels für ein Fahrzeug;
2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugantriebsstranges mit einem Getriebe;
3 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugantriebsstranges mit einem Getriebe;
4 ist ein Flussdiagramm zur schematischen Erläuterung eines Verfahrens zum Einlegen eines Startgangs in einem Getriebe eines Fahrzeugantriebsstranges gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Beschreibung; und
5 zeigt schematisch eine Vorrichtung, die eine Steuervorrichtung bilden, aufweisen oder Teil einer solchen ist und die eingerichtet ist zum Einlegen eines Startganges in einem Getriebe eines Fahrzeugantriebsstranges.

BESCHREIBUNG VON EINZELHEITEN
Wird in dieser Beschreibung der Begriff „stromab“ bzw. „ablaufseitig“ verwendet, dann betrifft dies die Richtung, in welcher Antriebsdrehmoment von einer Antriebseinheit zu den Antriebsrädern des Fahrzeugantriebsstranges übertragen werden kann.
Die vorliegende Beschreibung stellt ein Verfahren bereit zum Einlegen eines Startganges in einem Getriebe eines Fahrzeugantriebsstranges. Zusätzlich zum Getriebe hat ein Fahrzeugantriebsstrang typischerweise zumindest eine Antriebseinheit, die eingerichtet ist zum Bereitstellen des Antriebsdrehmomentes. Das Getriebe hat eine erste Getriebewelle mit einem ersten Satz von Getrieberädern (Getriebezahnrädern), die drehbar an der ersten Getriebewelle fixiert sind. Das Getriebe hat weiterhin eine Hauptwelle mit einem zweiten Satz von Getrieberädern. Jedes Getrieberad des zweiten Satzes von Getrieberädern wirkt mit einem zugeordneten Getrieberad des ersten Satzes von Getrieberädern zusammen. Jedes Getrieberad des zweiten Satzes von Getrieberädern ist wahlweise verriegelbar mit der Hauptwelle, um mit dieser zu drehen. Insbesondere ist jedes Getrieberad wahlweise verriegelbar mit der Hauptwelle mittels einer zugeordneten Kupplungseinrichtung. Eine solche Kupplungshülse kann Zähne aufweisen, die dann, wenn das Getrieberad mit der Hauptwelle verriegelt ist, eingerichtet sind, mit zugeordneten Zähnen des Getrieberades zu kämmen. Solche Zähne können beispielsweise im Wesentlichen flache Zähne sein (wie im Wesentlichen rechtwinklige Zähne), jedoch ist die vorliegende Beschreibung nicht hierauf beschränkt. Der zweite Satz von Getrieberädern hat unsynchronisierte Getrieberäder. Dies bedeutet, dass keine Synchronisationseinrichtung (wie ein Synchrongetriebe) an dem Getrieberad des zweiten Satzes von Getrieberädern eingesetzt ist, welches zum Synchronisieren der Rotationsgeschwindigkeit des Getrieberades mit der Drehgeschwindigkeit der Kupplungshülse beim Gangwechsel eingesetzt werden kann. Der erste Satz von Getrieberädern und der zweite Satz von Getrieberädern können in einer Hauptgetriebeeinheit des Getriebes angeordnet sein. Das Getriebe kann weitere Getriebeeinheiten aufweisen, wie eine sogenannte Split-Getriebeeinheit und/oder ein Verteilergetriebe, falls dies angestrebt ist.
Das vorliegende Verfahren beinhaltet einen Schritt des Verriegelns der Hauptwelle in einem nicht-drehenden Zustand mittels eines Bremsvorrichtung, die mit einem Gehäuse des Getriebes verbunden ist. Der Schritt des Verriegelns der Hauptwelle in einem nicht-drehenden Zustand kann ausgeführt werden in Reaktion auf eine Anforderung zum Einlegen eines Startganges. Das Verfahren beinhaltet weiterhin einen Schritt, bei dem dann, wenn die Hauptwelle im nicht-drehenden Zustand ist und die erste Getriebewelle dreht, ein vorgegebenes Getrieberad des zweiten Satzes von Getrieberädern mit der Hauptwelle verriegelt wird zur Drehung mit der Hauptwelle. Das genannte vorgegebene Getrieberad entspricht dem einzulegenden Startgang. Das Verfahren beinhaltet sodann einen Schritt des Freigebens der Hauptwelle aus dem nicht-drehenden Zustand. Durch Freigeben der Hauptwelle aus dem nicht-drehenden Zustand kann das Fahrzeug aus dem Stillstand in Bewegung gesetzt werden (mit dem eingelegten Startgang).
Die erste Getriebewelle kann eine Zwischenwelle sein (Vorgelegewelle) und das Getriebe kann weiterhin eine Eingangswelle aufweisen, die mit der Zwischenwelle verbindbar ist. Eine solche Eingangswelle kann mit einer Antriebseinheit, wie einem Verbrennungsmotor und/oder einer elektrischen Maschine, verbindbar sein. Eine Kupplung kann zwischen der Antriebseinheit und der Eingangswelle des Getriebes angeordnet sein.
Andererseits kann die erste Getriebewelle eine Eingangswelle des Getriebes sein. In diesem Fall kann die Eingangswelle typischerweise mit einer Antriebseinheit in Form einer elektrischen Maschine verbindbar sein.
Das Verfahren kann weiterhin einen Schritt beinhalten, bei dem in Reaktion auf eine Anforderung zum Einlegen eines Startganges eine Drehung der ersten Getriebewelle eingeleitet wird, sofern die erste Getriebewelle noch nicht bereits dreht. Durch Einleitung der Drehung der ersten Getriebewelle in Reaktion auf eine Anforderung zum Einlegen eines Startganges kann eine Differenz in der Rotationsgeschwindigkeit zwischen der ersten Getriebewelle und der Hauptwelle bewirkt werden, bevor das vorgegebene Getrieberad mit der Hauptwelle zu verriegeln ist. Eine Drehung der ersten Getriebewelle kann eingeleitet werden durch jedes hierfür bekannte Verfahren. Beispielsweise kann eine Antriebseinheit des Fahrzeugantriebsstranges für diesen Zweck eingesetzt werden. Hat beispielsweise der Fahrzeugantriebsstrang einen Verbrennungsmotor, der mit einer Eingangswelle des Getriebes über eine Kupplung zu verbinden ist, kann eine Drehung einer ersten Getriebewelle, die eine Zwischenwelle bildet, bewirkt werden durch den Verbrennungsmotor, wonach das Getriebe von dem Verbrennungsmotor durch Öffnung der Kupplung getrennt wird, so dass das Getriebe geschaltet werden kann.
Das Verfahren kann weiterhin einen Schritt beinhalten, bei dem die Drehgeschwindigkeit der ersten Getriebewelle so gesteuert wird, dass sie in einem vorgegebenen Drehgeschwindigkeitsintervall liegt, bevor die Verriegelung des vorgegebenen Getrieberades des zweiten Satzes von Getrieberädern mit der Hauptwelle erfolgt. Damit kann sichergestellt werden, dass die Differenz in der Rotationsgeschwindigkeit zwischen der Hauptwelle (die stationär ist durch Verriegelung im nicht-drehenden Zustand mittels der Bremseinrichtung) und der ersten Getriebewelle geeignet ist für ein schnelles und komfortables Einlegen des Startganges. Die Drehgeschwindigkeit der ersten Getriebewelle kann gesteuert werden durch jedes hierfür bekannte Verfahren. Beispielsweise kann die Drehgeschwindigkeit der ersten Getriebewelle gesteuert werden mittels einer Getriebebremse, die mit der ersten Getriebewelle verbunden ist.
Der Schritt des Freigebens der Hauptwelle aus dem nicht-drehenden Zustand kann ausgeführt werden in Reaktion auf eine Feststellung, dass das vorgegebene Getrieberad mit der Hauptwelle verriegelt ist zum Drehen mit dieser. Damit kann sichergestellt werden, dass die Hauptwelle im nicht-drehenden Zustand verbleibt und dass ein bei Einlegen des Getrieberades in Bezug auf die Hauptwelle erzeugter Impuls sich nicht durch den Antriebsstrang zu den Antriebsrädern fortpflanzt. Andererseits kann der Schritt des Freigebens der Hauptwelle aus dem nicht-drehenden Zustand ausgeführt werden, nachdem eine vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist ab dem Zeitpunkt, zu dem die Hauptwelle in den nicht-drehenden Zustand verriegelt worden ist. Eine solche vorbestimmte Zeitspanne kann der Zeit entsprechen, die für das Einlegen des Startganges als erforderlich erwartet wird.
Die Bremseinrichtung, die zum Verriegeln der Hauptwelle im nicht-drehenden Zustand eingesetzt wird, ist mit einem Gehäuse des Getriebes verbunden und damit also „geerdet“ (stationär). Ein beim Verriegeln des vorgegebenen Getrieberades mit der Hauptwelle erzeugter Impuls wird deshalb über die Bremseinrichtung zum Gehäuse des Getriebes übertragen. Das Gehäuse des Getriebes kann deshalb den Impuls absorbieren. Damit wird das Risiko, dass sich der Impuls über den Antriebsstrang fortpflanzt und durch das Übersetzungsverhältnis des Antriebsstranges vom Ort des vorgegebenen Getrieberades zu den Antriebsrädern des Fahrzeuges verstärkt, reduziert. Der Impuls wird deshalb im Wesentlichen durch nicht-drehende Teile des Fahrzeuges absorbiert und das Einlegen des Startganges erfolgt wesentlich störungsfreier für eine Person im Fahrzeug, wie den Fahrer. Die Bremseinrichtung kann eingerichtet sein, die Hauptwelle direkt zu bremsen oder die Hauptwelle indirekt zu bremsen, solange nur sie eingesetzt werden kann, um die Hauptwelle in einem nicht-drehenden Zustand zu verriegeln. Die Bremseinrichtung kann stromab des vorgegebenen Getrieberades des zweiten Satzes von Getrieberädern angeordnet sein. Damit wird die Fähigkeit zum Absorbieren des Impulses verbessert und das Risiko, dass sich ein Impuls durch den Antriebsstrang zu den Antriebsrädern fortpflanzt, wird weiter reduziert.
Das Verfahren nach der vorliegenden Beschreibung ist insbesondere geeignet zum Einsatz bei Fahrzeugantriebssträngen, die hohe Übersetzungsraten ermöglichen. Dies gilt typischerweise für Schwerlastfahrzeuge, wie Lastkraftwagen oder Busse. Derartige Fahrzeugantriebsstränge haben beispielsweise eine Verteilergetriebeeinheit (bei der es sich um ein Planetengetriebe handeln kann), die mit der Hauptwelle verbunden ist. In solchen Fällen besteht ein noch größeres Risiko, dass der Impuls Beeinträchtigungen verursacht wegen der Verstärkung um das Übersetzungsverhältnis, welches durch die Verteilergetriebeeinheit und weitere Einrichtungen, wie ein Differential im Kraftfluss stromab derselben, verursacht wird.
Die Ausführung des Verfahrens zum Einlegen eines Startganges in einem Getriebe eines Fahrzeugantriebsstranges, wie es hier beschrieben wird, kann durch programmierte Instruktionen erfolgen. Diese programmierten Instruktionen nehmen typischerweise die Form eines Computerprogramms an, welches bei Ausführung in oder durch eine Steuervorrichtung die Steuervorrichtung veranlasst, die gewünschten Steueraktionen durchzuführen. Solche Instruktionen können typischerweise in einem computerlesbaren Medium abgelegt sein.
Auch stellt die vorliegende Beschreibung eine Steuervorrichtung bereit, die eingerichtet ist zum Ausführen des hier beschriebenen Verfahrens zum Einlegen eines Startganges in das Getriebe eines Fahrzeugantriebsstranges. Die Steuervorrichtung kann eingerichtet sein einen jeden der hier beschriebenen Schritte auszuführen. Insbesondere ist die Steuervorrichtung eingerichtet zum Einlegen eines Startganges in einem Getriebe (wie oben beschrieben) eines Fahrzeugantriebsstranges. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet zum Verriegeln der Hauptwelle in einem nicht-drehenden Zustand mittels einer Bremseinrichtung, die mit einem Gehäuse des Getriebes verbunden ist. Die Steuervorrichtung ist weiterhin eingerichtet dann, wenn die Hauptwelle in einem nicht-drehenden Zustand ist und die erste Getriebewelle dreht, ein vorgegebenes Getrieberad eines zweiten Satzes von Getrieberädern mit der Hauptwelle zu verriegeln, damit es mit der Hauptwelle dreht. Die Steuervorrichtung ist weiterhin eingerichtet zum Freigeben der Hauptwelle aus dem nicht-drehenden Zustand.
Die Steuervorrichtung kann eine oder mehrere Steuereinheiten aufweisen. Die Zuständigkeit für eine bestimmte Funktion oder Steuerung kann aufgeteilt werden zwischen zwei oder mehr Steuereinheiten. Eine oder mehrere der Steuereinheiten können in Form eines Computers implementiert sein. Die Steuervorrichtung kann die Steuervorrichtung eines Fahrzeugantriebsstranges sein. Die Steuervorrichtung kann in einem Fahrzeug gegeben sein. Andererseits können Teile der Steuervorrichtung auch entfernt vom Fahrzeug angeordnet sein, wie in einem entfernten Steuerungszentrum, falls dies angestrebt wird.
Die vorliegende Beschreibung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einer Steuervorrichtung der oben beschriebenen Art. Das Fahrzeug kann einen Fahrzeugantriebsstrang aufweisen mit zumindest einer Antriebseinheit und einem Getriebe. Das Getriebe kann eine erste Getriebewelle und eine Hauptwelle aufweisen. Die erste Getriebewelle kann einen ersten Satz von Getrieberädern (Getriebezahnrädern) aufweisen, die drehbar an der ersten Getriebewelle fixiert sind. Die Hauptwelle kann einen zweiten Satz von Getrieberädern aufweisen. Jedes der Getrieberäder des zweiten Satzes von Getrieberädern kann eingerichtet sein zum Zusammenwirken mit einem zugeordneten Getrieberad des ersten Satzes von Getrieberädern und kann wahlweise verriegelbar sein mit der Hauptwelle für eine Drehung mit der Hauptwelle, beispielsweise mittels einer entsprechenden Kupplungseinrichtung (wie einer axial verschiebbaren Kupplungshülse).
1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Beispieles für ein Fahrzeug 1. Das Fahrzeug 1 hat einen Antriebsstrang 2 mit einer Antriebseinheit, wie einem Verbrennungsmotor 3, und ein Getriebe 4. Das Getriebe 4 kann mit den Antriebsrädern 5 des Fahrzeuges 1 über eine Ausgangswelle 6 des Getriebes 4 verbunden werden. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Schwerlastfahrzeug, wie einen Lastkraftwagen oder einen Bus, handeln. Das Fahrzeug kann ein Hybrid-Fahrzeug sein und kann somit weiterhin eine zweite Antriebseinheit in Form einer elektrischen Maschine aufweisen. Andererseits kann es sich bei dem Fahrzeug auch um ein vollelektrisches Fahrzeug handeln. In einem solchen Fall hat das Fahrzeug 1 keinen Verbrennungsmotor.
2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Fahrzeugantriebsstrang 2, der in einem Fahrzeug 1 gemäß 1 enthalten ist. Das Verfahren zum Einlegen eines Startganges, wie es hier beschrieben wird, kann eingesetzt werden in dem Fahrzeugantriebsstrang 2 gemäß 2. Der Antriebsstrang 2 hat eine Antriebseinheit, in Form einer elektrischen Maschine 11, und ein Getriebe 4. Das Getriebe 4 ist eingerichtet zum Übertragen von Vortriebsdrehmoment mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen von der elektrischen Maschine 11 zu den Antriebsrädern 5 des Fahrzeugantriebsstranges 2. Das Getriebe 4 kann über ein Differential 8 und eine Antriebsradwelle 7 mit den Antriebsrädern 5 verbunden sein.
Das Getriebe 4 kann eine erste Getriebewelle 40 und eine Hauptgetriebewelle 30 aufweisen. Die erste Getriebewelle 40 kann mit der elektrischen Maschine 11 verbunden werden und kann somit betrachtet werden als eine Eingangswelle des Getriebes 4. Die erste Getriebewelle hat einen ersten Satz von Getrieberädern (Zahnrädern), der in der Figur mit S1 bezeichnet ist. Der erste Satz S1 von Getrieberädern kann zwei oder mehr Getrieberäder aufweisen. Der genannte erste Satz S1 von Getrieberädern kann beispielsweise drei Getrieberäder 12B, 13B, 14B aufweisen, wie in 2 dargestellt ist. Die Getrieberäder 12B, 13B, 14B des ersten Satzes S1 von Getrieberädern sind für eine Drehung mit der ersten Getriebewelle 40 fixiert, drehen somit mit der ersten Getriebewelle. Die Hauptwelle 30 hat einen zweiten Satz von Getrieberädern, der in der Figur mit S2 bezeichnet ist. Der zweite Satz S2 von Getrieberädern hat beispielsweise drei Getrieberäder 12A, 13A, 14A. Jedes Getrieberad des zweiten Satzes S2 von Getrieberädern wirkt mit einem zugeordneten Getrieberad des ersten Satzes S1 von Getrieberädern zusammen. Mit anderen Worten: das Getrieberad 12A wirkt mit dem Getrieberad 12B zusammen. Dies kann erreicht werden dadurch, dass die Umfangszähne der jeweiligen Getrieberäder mit denen des anderen Getrieberades kämmen. Somit dreht bei Drehung des Getrieberades 12B auch das Getrieberad 12A. Entsprechend wirkt das Getrieberad 13A mit dem Getrieberad 13B zusammen und das Getrieberad 14A wirkt mit dem Getrieberad 14B zusammen. Jedes Getrieberad 12A, 13A, 14A des zweiten Satzes S2 von Getrieberädern kann wahlweise verriegelt werden in Bezug auf die Hauptwelle 30, um mit dieser zu drehen. Insbesondere kann das Getrieberad 12A verriegelt werden an der Hauptwelle 40 mittels einer ersten Kupplungshülse 16. Die erste Kupplungshülse 16 kann eine axial verschiebbare Kupplungshülse sein und sie kann für eine Drehung an der Hauptgetriebewelle 30 fixiert sein. So eine Kupplungshülse kann Zähne aufweisen, die eingerichtet sind, bei Verriegelung des Getrieberades mit der Hauptwelle mit zugeordneten Zähnen des Getrieberades zu kämmen. In entsprechender Weise kann das Getrieberad 13A in Bezug auf die Hauptwelle 30 mittels einer zweiten Kupplungshülse 17 verriegelt werden. Die zweite Kupplungshülse 17 kann auch eine axial verschiebbare Kupplungshülse sein. Die zweite Kupplungshülse 17 kann auch eingesetzt werden zum Verriegeln des Getrieberades 14A mit der Hauptwelle 30. Andererseits kann eine dritte Kupplungshülse eingesetzt werden zum Verriegeln des Getrieberades 14A mit der Hauptwelle.
Das in 2 beispielhaft gezeigte Getriebe 4 ist ein Drei-Gang-Getriebe, da es nur zwei Wellen hat, d.h. die erste Getriebewelle 40 und die Hauptwelle 30 sowie drei Getrieberadpaare 12A/12B, 13A/13B und 14A/14B. Es ist allerdings anzumerken, dass das Getriebe 4 auch nur zwei Getrieberadpaare aufweisen kann und damit eine Zwei-Gang-Konfigurationen. Andererseits kann das Getriebe 4 auch eine Zwischenwelle (Vorgelegewelle) aufweisen und damit eine Vier-Gang-Konfiguration.
Der Fahrzeugantriebsstrang 2 hat weiterhin eine Bremseinrichtung 25, die eingerichtet ist zum Bremsen der Hauptwelle 30. Die Bremseinrichtung 25 kann stromab des zweiten Satzes S2 von Getrieberädern angeordnet sein (d.h. im Kraftfluss hinter diesem). Die Bremsvorrichtung 25 kann mit einem Gehäuse 26 des Getriebes 6 verbunden sein, was hier mit „geerdet“ bezeichnet sei. Beispielsweise kann die Bremseinrichtung 25 eine Bremswelle 25a aufweisen, die mit der Hauptwelle 30 mittels eines Getrieberadpaares verbunden ist, welches ein Getrieberad 27A aufweist, das drehbar an der Hauptwelle fixiert ist, und ein Getrieberad 27B, das drehbar an der Bremswelle 25a fixiert ist. Mittels der Bremseinrichtung 25 kann eine Drehgeschwindigkeit der Hauptwelle 30 eingestellt werden. Weiterhin kann die Hauptwelle 30, wenn dies angestrebt ist, mittels der Bremseinrichtung 25 in einem nicht-drehenden Zustand verriegelt sein.
Der Fahrzeugantriebsstrang 2 hat weiterhin eine Steuervorrichtung 100. Die Steuervorrichtung 100 kann eingerichtet sein zum Steuern von einer von mehreren der Komponenten des Fahrzeugantriebsstranges 2, wie des Getriebes 4 und der Bremseinrichtung 25. Die Steuervorrichtung 100 kann weiterhin eingerichtet sein zum Steuern der elek-trischen Maschine 11.
3 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugantriebsstranges 2, wie eines Antriebsstranges des in 1 gezeigten Fahrzeuges 1. Das Verfahren zum Einlegen eines Startganges, wie es hier beschrieben ist, kann eingesetzt werden bei dem Fahrzeugantriebsstrang 2 entsprechend 3. Der Antriebsstrang 2 gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel hat eine Antriebseinheit in Form eines Verbrennungsmotors 3. Der Antriebsstrang 2 hat weiterhin ein Getriebe 4 und eine Kupplung 9 zwischen dem Verbrennungsmotor 3 und dem Getriebe 4. Das Getriebe 4 kann ein automatisiertes, von Hand betätigtes Getriebe (AMT) sein. Die Kupplung 9 kann beispielsweise eine Reibkupplung sein.
Zwar zeigt 3 einen Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor, jedoch ist anzumerken, dass der Verbrennungsmotor durch eine elektrische Maschine ersetzt sein kann. In einem solchen Fall kann die Kupplung weggelassen werden, sofern dies gewünscht ist. Andererseits kann der Antriebsstrang 2 sowohl einen Verbrennungsmotor als auch eine elektrische Maschine aufweisen, falls dies gewünscht ist.
Der Fahrzeugantriebsstrang 2 hat weiterhin eine Steuervorrichtung 100, die weiter unten näher beschrieben wird. Die Steuervorrichtung 100 ist eingerichtet zum Steuern von zumindest Teilen des Antriebsstranges 2. Insbesondere kann die Steuervorrichtung eingerichtet sein zum Steuern des Getriebes 4.
Das Getriebe 4 hat eine Eingangswelle 10, die mit der Kupplung 9 verbunden ist, und eine Ausgangswelle 6, die mit den Antriebsrädern 5 über ein Differential 8 und eine Antriebsräderwelle 7 verbunden ist. Das Getriebe 4 hat eine erste Getriebeeinheit 4A und eine zweite Getriebeeinheit 4B, die stromab der ersten Getriebeeinheit 4A angeordnet ist. Die erste Getriebeeinheit 4A kann eine Verzweigungsgetriebeeinheit sein. Die zweite Getriebeeinheit 4B kann ein herkömmliches Hauptgetriebe sein, welches in eine Anzahl verschiedener Vorwärtsgangsverhältnisse einstellbar ist. Die zweite Getriebeeinheit 4B ist mit der ersten Getriebeeinheit 4A verbindbar. Weiterhin kann das Getriebe 4 gegebenenfalls zusätzliche Getriebeeinheiten aufweisen, wie im Stand der Technik bekannt ist, beispielsweise eine Verteilergetriebeeinheit 4C stromab der zweiten Getriebeeinheit 4B.
Die zweite Getriebeeinheit 4B hat eine Zwischenwelle 20 (Vorgelegewelle). Die Zwischenwelle 20 hat einen ersten Satz S1 von Getrieberädern, die hier beispielhaft durch Getrieberäder 12B, 13B, 14B dargestellt sind. Die Getrieberäder 12B, 13B und 14B sind jeweils drehbar an der Zwischenwelle 20 fixiert. Beispielsweise betrifft das Getrieberad 12B einen ersten Gang, das Getrieberad 13B einen zweiten Gang und das Getrieberad 14B betrifft einen dritten Gang. Die zweite Getriebeeinheit 4B hat ebenfalls eine Hauptwelle 30. Die Hauptwelle 30 hat einen zweiten Satz S2 von Getrieberädern, hier beispielhaft dargestellt mit den Getrieberädern 12A, 13A, 14A. Jedes Getrieberad 12A, 13A, 14A des zweiten Satzes S2 von Getrieberädern ist eingerichtet für eine freie Drehung in Bezug auf die Hauptwelle 30, kann jedoch wahlweise verriegelt werden für eine Drehung mit der Hauptwelle 30, um einen Gang einzulegen. Wenn jedes der Getrieberäder 12A, 13A, 14A frei dreht in Bezug auf die Hauptwelle 30, dann ist die zweite Getriebeeinheit 4B im Neutralzustand. Damit wird kein Drehmoment vom Verbrennungsmotor 3 zu den Antriebsrädern 5 übertragen. Die Getrieberäder 12A, 13A, 14A können jeweils mit der Hauptwelle 30 verriegelt werden mittels zugeordneter Kupplungshülsen 16, 17. Beispielsweise kann der erste Gang im zweiten Getriebe 4B eingelegt werden durch Bewegen der ersten Hülse 16, die eingerichtet ist zur Drehung mit der Hauptwelle 30, in eine Position, wo das Getrieberad 12A in Eingriff ist, d.h. in der Figur nach links. Das Getrieberad 12A dreht damit mit der Hauptwelle 30 und die Zwischenwelle 20 wird damit mit der Hauptwelle 30 über das Getrieberad 12B verbunden. Jedes Paar von Getrieberädern auf der Zwischenwelle 20 und der Hauptwelle 30 bestimmt ein Gangverhältnis (Übersetzungsverhältnis). Der zweite Gang in der zweiten Getriebeeinheit 4B kann eingelegt werden durch Lösen der ersten Hülse 16 vom Getrieberad 12A und durch Bewegen der zweiten Hülse 17 in eine Position nach rechts in der Figur, wo stattdessen das Getrieberad 13A in Eingriff kommt. Das Getrieberad 13A kommt deshalb in Rotation zusammen mit der Hauptwelle 30. Entsprechend wird der dritte Gang in der zweiten Getriebeeinheit 4B eingelegt durch Bewegen der zweiten Hülse 17 in der Figur nach links, wo das Getrieberad 14A in Eingriff kommt. Jeder der ersten bis dritten Gänge in der zweiten Getriebeeinheit 4B wird eingesetzt für eine Mehrzahl in der Gesamtzahl von Gängen, die durch das Getriebe 4 als Ganzes bereitgestellt werden. Die zweite Getriebeeinheit 4B kann weiterhin einen oder mehrere Rückwärtsgänge (nicht dargestellt) und einen Kriechgang (nicht dargestellt) aufweisen.
Die Zwischenwelle 20 hat ein weiteres Getrieberad 15B, welches, ähnlich wie oben, drehbar an der Zwischenwelle 20 fixiert ist. Die erste Getriebeeinheit 4A hat ein entsprechendes Getrieberad 15A, welches in Bezug auf die Eingangswelle 10 frei drehen kann, welches jedoch wahlweise mittels einer Split-Hülse 18 für eine Drehung mit der Eingangswelle 10 verriegelbar ist. Verriegelt die Split-Hülse 18 das Getrieberad 15A mit der Eingangswelle 10, kann Drehmoment über das zugeordnete Getrieberad 15B auf der Zwischenwelle 20 zur Zwischenwelle 20 übertragen werden. Die Split-Hülse 18 kann weiterhin eingesetzt werden zum direkten Verbinden der Eingangswelle 10 mit dem Getrieberad 14A der zweiten Getriebeeinheit 4B. Auf diese Weise kann in Abhängigkeit davon, ob das Getrieberad 14A auf der Hauptwelle 30 frei in Bezug auf die Hauptwelle 30 dreht oder ob es auf der Hauptwelle 30 verriegelt ist, Drehmoment über das zugeordnete Getrieberad 14B auf der Zwischenwelle übertragen werden oder es kann Drehmoment von der Eingangswelle 10 direkt zur Hauptwelle 30 übertragen werden. Das Getrieberadpaar 15A/15B und die Split-Hülse 18 können deshalb eingesetzt werden zum Erzeugen von zwei verschiedenen Split-Übersetzungsverhältnissen für jeden Gang der zweiten Getriebeeinheit 4B. Die erste Getriebeeinheit 4A kann deshalb gesteuert werden zum Einlegen eines hohen Split-Ganges oder eines tiefen Split-Ganges. Das Einlegen eines tiefen Split-Ganges kann deshalb ein Verbinden der Eingangswelle 10 mit dem tiefen Getrieberad 14A auf der Hauptwelle 30 mittels der Split-Hülse 18 beinhalten. Wenn beispielsweise der erste Gang in der zweiten Getriebeeinheit 4B eingelegt wird, kann die Split-Hülse 18 angeordnet sein für einen Eingriff mit dem Getrieberad 14A. Auf diese Weise wird die Eingangswelle 10 direkt mit dem Getrieberad 14B verbunden, was über das Getrieberad 14B ein erstes Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle 10 und der Zwischenwelle 20 festlegt. Das Getrieberad 14A ist jedoch nicht in Bezug auf die Hauptwelle 20 verriegelt, vielmehr kann die Zwischenwelle 20 über das Getrieberadpaar 12A/12B mit der Hauptwelle 20 verbunden werden. Zum Einlegen des zweiten Ganges steht hingegen das Getrieberadpaar 15A/15B in Eingriff, was ein zweites Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle und der Zwischenwelle 20 ergibt. Das Getrieberad 12A ist weiterhin durch die Kupplungshülse 16 gemäß der obigen Darstellung in Eingriff, wodurch der Bereich für jeden Gang vergrößert wird. Dieser „Split“ (Aufspaltung) kann ausgeführt werden für jeden Gang der zweiten Getriebeeinheit 4B.
Jede der Kupplungshülsen 16, 17, 18, wie sie oben beschrieben sind, kann beispielsweise betätigt werden durch pneumatische Aktuatoren (nicht dargestellt). Auch die Kupplung 9 kann durch einen pneumatischen Aktuator (nicht dargestellt) betätigt werden.
Die zweite Getriebeeinheit 4B kann unsynchronisierte Gänge aufweisen, was bedeutet, dass keine Synchronisationseinrichtung (wie ein Synchrongetriebe) eingesetzt ist zum Synchronisieren von Rotationsgeschwindigkeiten beim Verriegeln von Getrieberädern mit der Hauptwelle 30. Die erste Getriebeeinheit 4A kann jedoch eine Synchrongetriebeeinrichtung aufweisen, welche die Kupplungshülse 18 aufweist. Eine Synchrongetriebeanordnung in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges wird im Allgemeinen eingesetzt zum Synchronisieren der Rotationsgeschwindigkeiten von Übertragungselementen, wie einem Getrieberad und einer Welle, bevor das Getrieberad auf der Welle verriegelt wird.
Der Fahrzeugantriebsstrang 2 hat eine Bremseinrichtung 25, die eingerichtet ist zum Bremsen der Hauptwelle. Die Bremseinrichtung 25 kann auch eingesetzt werden zum Verriegeln der Hauptwelle 30 in einem nicht-drehenden Zustand, wenn dies angestrebt ist. Die Bremseinrichtung 25 ist mit einem Gehäuse 26 des Getriebes 5 verbunden. Damit kann das Getriebegehäuse 26 Energie von der Bremseinrichtung 25 absorbieren, wenn die Bremseinrichtung aktiviert ist. Die Bremseinrichtung 25 kann stromab des zweiten Satzes S2 von Getrieberädern angeordnet sein, wie in 3 gezeigt ist. Die Bremseinrichtung 25 kann eingerichtet sein, direkt auf die Hauptwelle 30 zu wirken oder sie kann indirekt auf die Hauptwelle 30 wirken, solange sie nur in der Lage ist, die Hauptwelle 30 direkt oder indirekt in einem nicht-drehenden Zustand zu halten. Die Bremseinrichtung 25 kann beispielsweise in der Hauptgetriebeeinheit 4B oder in der Verteilergetriebeeinheit 4C angeordnet sein.
Das Getriebe kann auch eine oder mehrere zusätzliche Übertragungsbremsen aufweisen. Beispielsweise kann das Getriebe eine Zwischenwellen-Übertragungsbremse 21 aufweisen, die eingerichtet ist zum Steuern der Drehgeschwindigkeit der Zwischenwelle 20.
Wie oben erwähnt, hat der Fahrzeugantriebsstrang 2 weiterhin einen Steuervorrichtung 100. Die Steuervorrichtung 100 kann eingerichtet sein zum Steuern von einer oder von mehreren Komponenten des Fahrzeugantriebsstranges 2. Die Steuervorrichtung kann eingerichtet sein zum Steuern von zumindest dem Getriebe 4 und der Bremseinrichtung 25. Die Steuervorrichtung 100 kann weiterhin eingerichtet sein zum Steuern des Verbrennungsmotors 3. Die Steuervorrichtung 100 kann auch mit einer jeglichen der Komponenten des Fahrzeugantriebsstranges 2 verbunden sein, beispielsweise mit der Kupplung 9.
4 zeigt ein Flussdiagramm zur schematischen Erläuterung eines Verfahrens zum Einlegen eines Startganges in einem Getriebe eines Fahrzeugantriebsstranges gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Beschreibung. Wie zuvor erwähnt, hat das Getriebe eine erste Getriebewelle mit einem ersten Satz von Getrieberädern, die drehbar an der ersten Getriebewelle fixiert sind. Das Getriebe hat weiterhin eine Hauptwelle mit einem zweiten Satz von Getrieberädern. Jedes Getrieberad des zweiten Satzes von Getrieberädern wirkt mit einem zugeordneten Getrieberad des ersten Satzes von Getrieberädern zusammen und ist wahlweise verriegelbar mit der Hauptwelle, um mit dieser zu drehen. Das Verfahren beinhaltet einen Schritt S101 zum Verriegeln der Hauptwelle in einem nicht-drehenden Zustand mittels einer Bremseinrichtung, die mit einem Gehäuse des Getriebes verbunden ist. Der Schritt S101 kann ausgeführt werden in Reaktion auf eine Anforderung zum Einlegen eines Startganges. Das Verfahren beinhaltet weiterhin einen Schritt S102, bei dem dann, wenn die Hauptwelle in einem nicht-drehenden Zustand ist und die erste Getriebewelle dreht, ein vorgegebenes Getrieberad des zweiten Satzes von Getrieberädern mit der Hauptwelle verriegelt wird, um mit der Hauptwelle zu drehen. Nach Schritt S102 hat das Verfahren einen Schritt S103, in dem die Hauptwelle aus dem nicht-drehenden Zustand freigegeben wird. Der Schritt S103 kann ausgeführt werden in Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Startgang eingelegt ist, oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne ab der Verriegelung der Hauptwelle im nicht-drehenden Zustand.
Durch das Freigeben der Hauptwelle aus dem nicht-drehenden Zustand kann die Hauptwelle drehen und das Fahrzeug kann somit in Bewegung gesetzt werden.
5 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung 500. Die Steuervorrichtung 100, wie sie oben beschrieben ist, kann beispielsweise die Vorrichtung 500 aufweisen, aus der Vorrichtung 500 bestehen oder in der Vorrichtung 500 enthalten sein.
Die Vorrichtung 500 hat einen nicht-flüchtigen Speicher 520, eine Datenverarbeitungseinheit 510 und einen Lese-/Schreibspeicher 550. Der nicht-flüchtige Speicher 520 hat ein erstes Speicherelement 530, in dem ein Computerprogramm, z.B. ein Betriebs-system, abgespeichert ist zum Steuern der Funktionen der Vorrichtung 500. Die Vorrichtung 500 hat weiterhin eine Bussteuerung, einen seriellen Kommunikationsanschluss, Eingabe-/Ausgabeeinrichtungen (I/O), einen Analog-/Digital-Wandler (A/D), eine Eingabeeinrichtung und Übertragungseinheit für Zeit und Daten, einen Ereigniszähler und eine Unterbrechungssteuerung (nicht dargestellt). Der nicht-flüchtige Speicher 520 hat auch ein zweites Speicherelement 540.
Gegeben ist ein Computerprogramm P mit Instruktionen zum Einlegen eines Startganges in einem Getriebe eines Fahrzeugantriebsstranges. Das genannte Getriebe hat eine erste Getriebewelle mit einem ersten Satz von Getrieberädern, die mitdrehend an der ersten Getriebewelle angebracht sind. Das Getriebe hat weiterhin eine Hauptwelle mit einem zweiten Satz von Getrieberädern. Jedes Getrieberad des zweiten Satzes von Getrieberädern wirkt mit einem zugeordneten Getrieberad des ersten Satzes von Getrieberädern zusammen und ist wahlweise verriegelbar mit der Hauptwelle, um mit dieser zu drehen. Das Computerprogramm beinhaltet Instruktionen zum Verriegeln der Hauptwelle in einem nicht-drehenden Zustand mittels einer Bremseinrichtung, die mit einem Gehäuse des Getriebes verbunden ist. Das Computerprogramm beinhaltet weiterhin Instruktionen, um dann, wenn die Hauptwelle in einem nicht-drehenden Zustand ist und die erste Getriebewelle dreht, ein vorgegebenes Getrieberad des zweiten Satzes von Getrieberädern mit der Hauptwelle zu verriegeln, damit es mit der Hauptwelle dreht. Das Computerprogramm hat weiterhin Instruktionen zum Freigeben der Hauptwelle aus dem nicht-drehenden Zustand.
Das Programm P kann in ausführbarer Form oder in komprimierter Form in einem Speicher 560 und/oder in einem Lese-/Schreibspeicher 550 abgelegt sein.
Die Datenverarbeitungseinheit 510 kann eine oder mehrere Funktionen ausführen, d.h. die Datenverarbeitungseinheit 510 kann einen bestimmten Abschnitt des Programmes P, welches in dem Speicher 560 abgespeichert ist, oder einen bestimmten Abschnitt des Programmes P, welches in dem Lese-/Schreibspeicher 550 abgespeichert ist, ausführen.
Die Datenverarbeitungseinheit 510 kann über einen Datenbus 515 mit dem Datenanschluss 599 kommunizieren. Der nicht-flüchtige Speicher 520 dient der Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 512. Der getrennte Speicher 560 dient der Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 511. Der Lese-/Schreibspeicher 550 ist eingerichtet zur Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 514. Die Kommunikation zwischen den Komponenten kann über eine Kommunikationsverbindung implementiert sein. Eine Kommunikationsverbindung kann eine körperliche Verbindung sein, wie eine optoelektronische Kommunikationsleitung, oder es kann eine nicht-körperliche Verbindung sein, wie eine drahtlose Verbindung, z.B. eine Radiowellenverbindung oder eine Mikrowellenverbindung.
Werden am Datenanschluss 599 Daten empfangen, können sie zeitweise in dem zweiten Speicherelement 540 abgelegt werden. Sind empfangene Daten zeitweise abgelegt, kann die Datenverarbeitungseinheit 510 die Ausführung des Codes durchführen, wie oben beschrieben.
Teile des Verfahrens, wie sie hier beschrieben sind, können ausgeführt werden mittels der Vorrichtung 500 unter Einsatz der Datenverarbeitungseinheit 510, welche das in dem Speicher 560 oder in dem Lese-/Schreibspeicher 550 abgelegte Programm ablaufen lässt. Bei Ablauf des Programms in der Vorrichtung 500 werden die hier beschriebenen Verfahren ausgeführt.

Claims

Verfahren, ausgeführt durch eine Steuervorrichtung (100), zum Einlegen eines Startgangs in einem Getriebe (4) eines Fahrzeugantriebsstranges (2), wobei das Getriebe (4) aufweist: eine erste Getriebewelle (20, 40) mit einem ersten Satz (S1) von Getrieberädern (12B, 13B, 14B), die drehbar an der ersten Getriebewelle (20, 40) fixiert sind, und eine Hauptwelle (30) mit einem zweiten Satz (S2) von Getrieberädern (12A, 13A, 14A), wobei jedes Getrieberad (12A, 13A, 14A) des zweiten Satzes (S2) von Getrieberädern mit einem zugeordneten Getrieberad des ersten Satzes (S1) von Getrieberädern zusammenwirkt und wahlweise mit der Hauptwelle (30) verriegelbar ist, um mit dieser zu drehen, wobei der zweite Satz (S2) von Getrieberädern unsynchronisierte Getrieberäder aufweist; und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Verriegeln der Hauptwelle (30) in einem nicht-drehenden Zustand mittels einer Bremseinrichtung (25), die mit einem Gehäuse (26) des Getriebes (4) verbunden ist, dann, wenn die Hauptwelle (30) in einem nicht-drehenden Zustand ist und die erste Getriebewelle (20, 40) dreht, Verriegeln eines vorgegebenen Getrieberades (12A, 13A, 14A) des zweiten Satzes (S2) von Getrieberädern mit der Hauptwelle (30) für eine Drehung mit der Hauptwelle, und Freigeben der Hauptwelle (30) aus dem nicht-drehenden Zustand.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die erste Getriebewelle eine Zwischenwelle (20) aufweist und das Getriebe weiterhin eine Eingangswelle (10) aufweist, die mit der Zwischenwelle (20) verbindbar ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, weiterhin folgenden Schritt aufweisend: in Reaktion auf eine Anforderung zum Einlegen eines Startganges das Einleiten einer Drehung der ersten Getriebewelle (20, 40), falls die erste Getriebewelle nicht bereits dreht.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin folgenden Schritt aufweisend: Steuerung der Drehgeschwindigkeit der ersten Getriebewelle (20, 40) innerhalb eines vorgegebenen Drehgeschwindigkeitsbereiches vor der Verriegelung des vorgegebenen Getrieberades (12A, 13A, 14A) des zweiten Satzes (S2) von Getrieberädern mit der Hauptwelle (30).
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt der Freigabe der Hauptwelle (30) aus dem nicht-drehenden Zustand ausgeführt wird in Reaktion auf eine Bestimmung, dass das vorgegebene Getrieberad (12A, 13A, 14A) mit der Hauptwelle (30) für eine Drehung mit dieser verriegelt worden ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremseinrichtung (25) stromab des vorgegebenen Getrieberades (12A, 13A, 14A) des zweiten Satzes (S2) von Getrieberädern angeordnet ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Getriebe (4) weiterhin aufweist: ein Verteilergetriebe (4C), welches mit der Hauptwelle (30) verbunden ist.
Computerprogramm mit Instruktionen, die bei Ausführung durch eine Steuervorrichtung (100) die Steuervorrichtung (100) veranlassen, ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Computerlesbares Medium mit Instruktionen, die bei Ausführung durch eine Steuervorrichtung (100) die Steuervorrichtung (100) veranlassen, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
Steuervorrichtung (100), eingerichtet zum Einlegen eines Startganges in einem Getriebe (4) eines Fahrzeugantriebsstranges (2), wobei das Getriebe (4) aufweist: eine erste Getriebewelle (20, 40) mit einem ersten Satz (S1) von Getrieberädern (12B, 13B, 14B), die drehbar an der ersten Getriebewelle (20, 40) fixiert sind, und eine Hauptwelle (30) mit einem zweiten Satz (S2) von Getrieberädern (12A, 13A, 14A), wobei jedes Getrieberad (12A, 13A, 14A) des zweiten Satzes (S2) von Getrieberädern mit einem zugeordneten Getrieberad (12B, 13B, 14B) des ersten Satzes (S1) von Getrieberädern zusammenwirkt und wahlweise mit der Hauptwelle (30) verriegelbar ist, um mit dieser zu drehen, wobei der zweite Satz (S2) von Getrieberädern unsynchronisierte Getrieberäder aufweist; und wobei die Steuervorrichtung (100) eingerichtet ist zum: Verriegeln der Hauptwelle (30) in einem nicht-drehenden Zustand mittels einer Bremseinrichtung (25), die mit einem Gehäuse (26) des Getriebes verbunden ist; Verriegeln eines vorgegebenen Getrieberades (12A, 13A, 14A) des zweiten Satzes (S2) von Getrieberädern mit der Hauptwelle (30) für eine Drehung mit der Hauptwelle (30), wenn die Hauptwelle (30) in dem nicht-drehenden Zustand ist und die erste Getriebewelle (20, 40) dreht, und Freigeben der Hauptwelle (30) aus dem nicht-drehenden Zustand.
Steuervorrichtung (100) gemäß Anspruch 10, weiterhin eingerichtet, um in Reaktion auf eine Anforderung zum Einlegen eines Startgangs eine Drehung der ersten Getriebewelle (20, 40) einzuleiten, falls die erste Getriebewelle (20, 40) nicht bereits dreht.
Steuervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, weiterhin eingerichtet zum: Steuern der Rotationsgeschwindigkeit der ersten Getriebewelle (20, 40) innerhalb eines vorgegebenen Rotationsgeschwindigkeitsbereichs vor dem Verriegeln des vorgegebenen Getrieberades (12A, 13A, 14A) des zweiten Satzes (S2) von Getrieberädern mit der Hauptwelle (30).
Steuervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Steuervorrichtung (100) eingerichtet ist zum Freigeben der Hauptwelle (30) aus dem nicht-drehenden Zustand in Reaktion auf eine Bestimmung, dass das vorgegebene Getrieberad (12A, 13A, 14A) mit der Hauptwelle (30) für eine Drehung mit derselben verriegelt ist.
Steuervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Bremseinrichtung (25) stromab des vorgegebenen Getrieberades (12A, 13A, 14A) des zweiten Satzes (S2) von Getrieberädern angeordnet ist.
Fahrzeug (1) mit einer Steuervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14.