DE102021200165A1 - Betreiben eines mehrgängiges Fahrzeuggetriebes - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines mehrgängiges Fahrzeuggetriebes, aufweisend mehrere Schaltelemente (A, B, C, D, E) zum Einlegen der Gänge des Fahrzeuggetriebes, wobei in einem Neutralgang eine Entkoppelung zwischen einem Eingang (AN) und einem Ausgang (AB) des Fahrzeuggetriebes vorgesehen ist, und wobei in einen Fahrgang eine Koppelung zwischen dem Eingang (AN) und dem Ausgang (AB) des Fahrzeuggetriebes zum Vortrieb des Fahrzeugs durch Schließen zumindest eines Schaltelements (B) vorgesehen ist. Bei dem Verfahren werden bei eingelegtem Neutralgang zumindest ein Betätigungszustand einer Fahrzeugbremse (11) sowie ein Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten erkannt, wobei bei eingelegtem Neutralgang das Schaltelement (B) für den Fahrgang dann belüftet wird, wenn erkannt wird, dass die Fahrzeugbremse (11) gelöst ist und der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät und ein computerlesbares Speichermedium zum Betreiben eines mehrgängiges Fahrzeuggetriebes.
  • Mehrgängige Getriebe sind in der Fahrzeugtechnik bekannt und weit verbreitet. Die Gänge, auch Stufen oder Übersetzungsstufen genannt, stellen unterschiedliche Übersetzungen des Getriebes zwischen einem Getriebeeingang und Getriebeausgang dar. Die Gänge sind wahlweise einlegbar. Dadurch kann ein von einem Antriebsmotor des Fahrzeugs bereitgestelltes Drehmoment situationsgerecht übersetzt werden. Beispielsweise kann in einem Anfahrgang eine hohe Übersetzung zur Beschleunigung des Fahrzeugs bereitgestellt werden. In einem anderen Fahrgang kann dann eine geringere Übersetzung zur verbrauchsgünstigen Aufrechterhaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit bereitgestellt werden. Das Einlegen der einzelnen Gänge erfolgt mittels Schaltelemente des Getriebes.
  • Bevorzugte Beispiele für mehrgängige Getriebe sind der DE 10 2005 002 337 A1 entnehmbar.
  • In einem Neutralgang des Fahrzeuggetriebes, auch Leerlauf genannt, sind der Getriebeeingang und zumindest der zum Fahren genutzte Getriebeausgang voneinander entkoppelt. Zum Einlegen des Neutralganges wird eine ausreichend große Anzahl an Schaltelementen des Getriebes geöffnet. Im Neutralgang kann das Fahrzeug geschoben oder abgeschleppt werden. Ebenso können im Neutralgang interne Schleppverlust des Getriebes minimiert sein. Das Einlegen des Neutralganges kann daher beispielsweise bei kurzfristigen Stoppvorgängen des Fahrzeugs, bei denen der Antriebsmotor des Fahrzeugs weiterläuft, von Vorteil sein. Das Einlegen des Neutralganges kann von einem Benutzer des Fahrzeugs oder einer Automatik angefordert werden.
  • Bei eingelegtem Neutralgang wird in der Praxis ein möglichst schneller und komfortabler Gangwechsel in einen der Fahrgänge des Getriebes angestrebt, insbesondere in den zum Anfahren genutzten Anfahrgang. Zur Vorbereitung dieses Gangwechsels kann das so genannte Lüftspiel zumindest eines der Schaltelemente für den Anfahrgang gezielt reduziert werden.
  • Bei einem per Druckmittel betätigten Schaltelement des Getriebes erfolgt diese Vorbereitung dadurch, dass im Neutralgang eine Vorbefüllung des Betätigungskolbens des Schaltelements mit Druckmittel vorgenommen wird. Dem Betätigungskolben wird hierbei bereits eine bestimmte Menge an Druckmittel zugeführt. Diese Menge ist so bemessen, dass das Schaltelement noch nicht schließt. Der Schließvorgang kann sodann durch weitere Zuführung von Druckmittel und/oder Anhebung des Druckes im Betätigungskolben eingeleitet werden. Insbesondere wird das Schaltelement im Rahmen der Vorbefüllung bis (nahezu) an den so genannten Berührpunkt des Schaltelements herangeführt.
  • Die erforderliche Menge an Druckmittel für die Vorbefüllung ist von vielen Faktoren abhängig. Dies sind insbesondere die Bauteiltoleranzen und der aktuelle Verschleißzustand des jeweiligen Schaltelements sowie die aktuellen Reibverhältnisse im Getriebe. Ausreichend genaue Sensoren zur exakten Ermittlung der benötigten Vorbefüllung sowie der bereits vorhandenen Vorbefüllung sind bei Fahrzeuggetrieben normalerweise nicht vorgesehen. Eine zu hohe Vorbefüllung kann ein ungewolltes (teilweises) Schließen des Schaltelements bewirken. Dann kann es zu einem ungewollten Anrollen des Fahrzeugs im Neutralgang kommen. Eine zu geringe Vorbefüllung kann ein spätes und/oder unkomfortables Schließen des Schaltelements beim Wechsel aus dem Neutralgang in den Fahrgang bewirken.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein mehrgängiges Fahrzeuggetriebe sicher zu betreiben.
  • Diese Aufgabe wird jeweils durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den Unteransprüchen entnehmbar.
  • Demnach geht die Erfindung von einem mehrgängigen Fahrzeuggetriebe aus, das mehrere Schaltelemente zum Einlegen der Gänge des Fahrzeuggetriebes aufweist. Das Getriebe weist zumindest einen Neutralgang und einen Fahrgang auf. In dem Neutralgang ist eine Entkoppelung zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Getriebes vorgesehen. Der Neutralgang entspricht daher einem Leerlauf des Getriebes. In dem Fahrgang ist hingegen eine Koppelung dieses Eingangs und Ausgangs zum Vortrieb des Fahrzeugs vorgesehen. Diese Koppelung erfolgt durch Schließen zumindest eines der Schaltelemente des Getriebes. Der Gangwechsel vom Neutralgang in den Fahrgang erfolgt daher durch Schließen zumindest dieses Schaltelements. Insbesondere ist dieses Schaltelement per Druckmedium betätigbar, beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch.
  • Es ist nun vorgesehen, dass bei eingelegtem Neutralgang zumindest ein Betätigungszustand einer Fahrzeugbremse sowie ein Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten bei dem Fahrzeuggetriebe erkannt werden. Insbesondere wird zwischen dem Betätigungszustand „Fahrzeugbremse gelöst“ (Fahrzeug kann losrollen) und „Fahrzeugbremse betätigt“ (Fahrzeug ist gebremst) unterschieden.
  • Außerdem ist nun vorgesehen, dass bei eingelegtem Neutralgang das besagte, für den Fahrgang vorgesehene Schaltelement dann belüftet wird, wenn erkannt wird, dass
    1. a. die Fahrzeugbremse gelöst wird, und
    2. b. der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt.
  • Durch die Belüftung des Schaltelements wird dieses in den sicher geöffneten Zustand gebrach. Die Vorbereitung des Schaltelements für den Gangwechsel in den Fahrgang wird - sofern sie bereits erfolgt ist - rückgängig gemacht. Insbesondere wird dann das durch diese Vorbereitung abgebaute Lüftspiel des Schaltelements wiederhergestellt. Wenn das Schaltelement im Rahmen dieser Vorbereitung vorgespannt wurde, wird dann diese Vorspannung gezielt abgebaut. Wenn das Schaltelement per Druckmedium betätigbar ist und im Rahmen dieser Vorbereitung vorbefüllt wurde, wird diese Vorbefüllung vom Schaltelement abgeführt. Es ist also nicht erforderlich, dass das Schaltelement bei der Belüftung tatsächlich mit Luft befüllt wird.
  • Insbesondere wird das per Druckmedium betätigbare Schaltelement dazu drucklos geschaltet, also auf Umgebungsdruck gebracht. Insbesondere wird hierbei eine Druckverbindung zwischen dem Betätigungskolben des Schaltelements und einem Druckmittelreservoir hergestellt. Dies erfolgt insbesondere durch ein oder mehrere Ventile des Fahrzeuggetriebes. Das Druckmittelreservoir weist den Umgebungsdruck auf, also üblicherweise den Luftdruck im unmittelbaren Umfeld des Fahrzeuggetriebes. Durch die hergestellte Druckverbindung weist dann auch der Betätigungskolben ebenfalls weitestgehend den Umgebungsdruck auf.
  • Das Schaltelement kann später bei eingelegtem Neutralgang gefahrlos für den Gangwechsel (wieder) vorbereitet werden, also vorbefüllt oder vorgespannt werden. Dies erfolgt insbesondere dann, sobald die Fahrzeugbremse wieder betätigt wird und/oder sobald der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten nicht mehr vorliegen. Somit kann später dennoch ein schnelles und komfortable Anfahren im Fahrgang erfolgen.
  • Es wird also vorliegend zwischen einem vorbefüllten oder vorgespannten Zustand des Schaltelements einerseits und dem geschlossenen Zustand andererseits unterschieden. Im vorbefüllten oder vorgespannten Zustand ist keine (wesentliche) Kraft- oder Drehmomentübertragung über das Schaltelement vorgesehen. Und im geschlossenen Zustand ist eine Kraft- oder Drehmomentübertragung über das Schaltelement vorgesehen.
  • Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei eingelegtem Neutralgang jedenfalls so lange keine Gefahr eines Anfahrens des Fahrzeugs droht, wie die Fahrzeugbremse betätigt ist. Erst nach dem Lösen der Fahrzeugbremse könnte die Vorbefüllung oder Vorspannung des Schaltelements zu einem ungewollten Anfahren führen. Zudem wurde erkannt, dass ein ungewolltes Anfahren bei eingelegtem Neutralgang und gelöster Betriebsbremse in der Praxis auch nur bei dem Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten auftreten könnte. Bei diesem Getriebezustand treten im Vergleich zu einem normalen, warmgelaufenen Betriebszustand erhöhte Schleppverluste im Getriebe auf.
  • Der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten liegt insbesondere dann vor, wenn das Fahrzeuggetriebe noch keine ausreichende Temperatur erreicht hat. Bei kühlem Getriebe weist das darin enthaltene Schmiermittel (meist Getriebeöl) eine relativ hohe Viskosität auf. Entsprechend hoch sind Bauteilreibungen und Planschverluste im Getriebe. Ein unter normalen Betriebsbedingungen korrekt vorbefülltes oder vorgespanntes Schaltelement kann unter diesen Umständen dennoch ungewollt ein Drehmoment übertragen. Dieser Getriebezustand ist daher insbesondere gleichbedeutend mit einem „kalten“ Fahrzeuggetriebe. Dieser Getriebezustand kann beispielsweise vorliegen, wenn das Getriebeschmiermittel eine bestimmte Temperatur unterschreitet, insbesondere 40°C. Dies kann beispielsweise durch einen Temperatursensor des Fahrzeuggetriebes ermittelt werden.
  • Wie oben bereits erläutert, handelt es sich bei dem Fahrzeuggetriebe um ein mehrgängiges Fahrzeuggetriebes, aufweisend mehrere Schaltelemente zum Einlegen der Gänge des Fahrzeuggetriebes. Die Schaltelemente können als Getriebeschaltelemente bezeichnet werden und als Kupplungen und/oder Bremsen ausgebildet sein. Zumindest das eine Schaltelemente für den Fahrgang kann ausgebildet sein, um per Druckmedium betätigt zu werden. Vorzugsweise werden alle der Schaltelemente für die Fahrgänge des Getriebes so betätigt. Insbesondere wird als Druckmedium das Schmiermittel des Fahrzeuggetriebes genutzt. Bevorzugt ist das Schaltelement oder sind die Schaltelemente reibschlüssig wirkende Schaltelemente, insbesondere jeweils eine Lamellenkupplung oder -bremse. Bei dem Fahrzeuggetriebe handelt es sich insbesondere um ein Automatikgetriebe in Planetenbauweise.
  • Die Kontrolle über die Betätigung der Schaltelemente erfolgt durch das ebenfalls vorgeschlagene Getriebesteuergerät. Das Getriebesteuergerät bewirkt also die situationsgerechte Betätigung der Schaltelemente.
  • Vorzugsweise ist das Fahrzeuggetriebe als ein Getriebe gemäß der DE 10 2005 002 337 A1 ausgebildet. Für nähere Details zu diesen Getrieben wird explizit auf die Offenbarung auf diese Schrift verwiesen. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeuggetriebe gemäß der dortigen 4 ausgebildet. Die darin enthaltenen Schaltelemente sind mit A, B, C, D, E bezeichnet. Das Fahrzeuggetriebe kann zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sein, wie insbesondere zum Einsatz in einem Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Kraftomnibus. Das Fahrzeuggetriebe kann jedoch auch zum Einsatz in einem Schienenfahrzeug oder einem landwirtschaftlichen Fahrzeug oder in anderen Fahrzeugen ausgebildet sein.
  • Unter einem Fahrgang werden der oder diejenigen Gänge des Fahrzeuggetriebes verstanden, die zum Vortrieb des Fahrzeugs vorgesehen sind, also Vorwärtsgänge und (falls vorhanden) Rückwärtsgänge. Hierbei sind der Getriebeeingang und Getriebeausgang des Fahrzeuggetriebes durch zumindest eines der Schaltelemente des Getriebes miteinander gekoppelt. Hingegen ist bei dem Neutralgang des Fahrzeuggetriebes vorgesehen, dass der Getriebeeingang und Getriebeausgang voneinander entkoppelt sind. Im Neutralgang ist also kein Vortrieb des Fahrzeugs über das Fahrzeuggetriebe vorgesehen.
  • Vorzugsweise dient das besagte Schaltelement, das bei den oben genannten Bedingungen a) und b) belüftet wird, um ein Schaltelement zum Einlegen eines Anfahrganges zum Anfahren des Fahrzeugs. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem anspruchsgemäßen Fahrgang also um den Anfahrgang. Bei einem solchen Anfahrgang handelt es sich insbesondere um einen im Verhältnis zu anderen Gängen des Fahrzeuggetriebes hoch übersetzten Gang. Insbesondere sind also andere Gänge des Fahrzeuggetriebes niedriger übersetzt. Ein solcher Anfahrgang ist insbesondere der erste Gang. Der Anfahrgang kann in Abhängigkeit der vorliegenden Situation variieren. Bei Erkennung einer geringen Beladung des Fahrzeugs kann beispielsweise als Anfahrgang auch ein zweiter oder dritter Gang gewählt werden. Auch ist es möglich, dass in Abhängigkeit der Situation als Anfahrgang ein Rückwärtsgang gewählt wird. Im Neutralgang kann dann das dem ausgewählten Anfahrgang jeweils zugehörige Schaltelement zur Vorbereitung des Gangwechsels in den Anfahrgang vorbefüllt oder vorgespannt werden. Dieses Schaltelement wird entüftet, wenn die genannten Bedinungen a) und b) vorliegen.
  • Vorzugsweise wird der Betrieb des Fahrzeuggetriebes laufend oder in regelmäßigen Abständen überwacht. Hierbei wird insbesondere ermittelt, ob der Neutralgang eingelegt ist, ob die Fahrzeugbremse gelöst ist und ob der Zustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt und ob ein Rollzustand des Fahrzeugs vorliegt. Hierzu werden insbesondere Sensorinformationen von Sensoren des Fahrzeugs und Fahrzeuggetriebes ausgewertet, die indikativ für diese Bedingungen sind.
  • Insbesondere erfolgt eine Ermittlung, ob der Neutralgang tatsächlich eingelegt ist. Dies kann beliebig erfolgen. Dies kann beispielsweise anhand von Betätigungssignalen für Ventile des Fahrzeuggetriebes zur Betätigung der Schaltelemente erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann dies anhand von Drucksignalen eines oder mehrerer Drucksensoren des Fahrzeuggetriebes für das Druckmedium erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann dies anhand von Drehzahlsignalen eines oder mehrerer Drehzahlsensoren des Fahrzeuggetriebes erfolgen. Weitere, hier nicht explizit genannte Ermittlungsmethoden sind ebenso einsetzbar. Diese Ermittlung erfolgt insbesondere auch zu anderen Zwecken, insbesondere zur korrekten Ansteuerung des Getriebes durch das Getriebesteuergerät und/oder zum Anzeigen des aktuell eingelegten Ganges auf einem Bildschirm innerhalb des Fahrzeugs.
  • Auch die Ermittlung, ob der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt, kann beliebig erfolgen. Wie oben beschriebe, erfolgt dies insbesondere anhand einer Getriebetemperatur, insbesondere einer Temperatur des Getriebeschmiermittels (Öltemperatur). Dazu ist vorzugsweise ein Temperatursensor am Fahrzeuggetriebe vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann dies anhand eines Temperaturmodells des Fahrzeuggetriebes erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann dies anhand einer verstrichenen Zeit seit einem Motorstart eines mit dem Fahrzeuggetriebe gekoppelten oder koppelbaren Antriebsmotors des Fahrzeugs erfolgen. Weitere, hier nicht explizit genannte Ermittlungsmethoden sind ebenso einsetzbar. Bevorzugt wird die ermittelte Getriebetemperatur oder die verstrichene Zeit mit einem Schwellenwert verglichen. Liegt die Getriebetemperatur oder die verstrichene Zeit unterhalb des Schwellenwerts, wird davon ausgegangen, dass der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt. Liegt die Getriebetemperatur oder die verstrichene Zeit hingegen oberhalb des Schwellenwerts, wird davon ausgegangen, dass der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten nicht vorliegt. Das Getriebe ist dann warmgelaufen, wodurch die Schleppverluste im Getriebe ausreichend reduziert sind. Der Schwellenwert für die Temperatur liegt bevorzugt zwischen 30°C und 50°C. Ein besonders geeigneter Schwellenwert für die Temperatur liegt zwischen 35°C und 45°C, insbesondere bei 40°C.
  • Auch die Ermittlung, ob die Fahrzeugbremse gelöst ist, kann beliebig erfolgen. Bei gelöster Fahrzeugbremse wird keine Verzögerung oder Bremskraft durch die Bremse angefordert. Bei betätigter Fahrzeugbremse wird hingegen eine gewisse Verzögerung oder Bremskraft durch die Bremse angefordert. Bei der Fahrzeugbremse handelt es sich insbesondere um eine Betriebsbremse des Fahrzeugs, insbesondere also ein Bremssystem des Fahrzeugs mit Scheiben- oder Trommelbremsen. Insbesondere erfolgt dies anhand eines Bremssignals. Dieses Bremssignal kann die von einem Bediener oder System des Fahrzeugs gewünschte Verzögerung oder Bremskraft repräsentieren. Das Bremssignals kann von einem am Bremspedal oder Bremshebel des Fahrzeugs angebrachten Positionssensor ausgegeben werden. Bremspedal und Bremshebel dienen jeweils zur Vorgabe der Verzögerung oder Bremskraft durch den Bediener des Fahrzeugs. Alternativ oder zusätzlich kann dies anhand eines im Bremssystem anliegenden Bremsdruckes erfolgen. Unterschreitet beispielsweise das Bremssignal oder der Bremsdruck einen gewissen Schwellenwert oder liegt nicht vor, ist die Fahrzeugbremse gelöst. Weitere, hier nicht explizit genannte Ermittlungsmethoden sind ebenso einsetzbar.
  • Vorzugsweise wird beim Einlegen des Neutralgang und bei betätigter Fahrzeugbremse das Schaltelement zum Einlegen des Fahrganges zumindest vorgespannt oder mit Druckmedium vorbefüllt. Wie oben bereits erläutert, wird dadurch das Schaltelement im Neutralgang bereits auf den Gangwechsel in den Fahrgang vorbereitet. Somit kann schnell und komfortabel aus dem Neutralgang in den Fahrgang gewechselt werden. Wie ebenfalls oben erläutert, wird das Schaltelement allerdings sicherheitshalber belüftet, wenn die genannten Bedingungen a) und b) erfüllt sind.
  • Vorzugsweise ist das Fahrzeuggetriebe so ausgebildet, dass in dem Fahrgang zumindest zwei Schaltelemente des Fahrzeuggetriebes geschlossen sind. Mit anderen Worten müssen zumindest diese beiden Schaltelemente geschlossen sein, um den Fahrgang einzulegen. Hierbei wird bei eingelegtem Neutralgang das Erste dieser Schaltelemente belüftet, wenn erkannt wird, dass
    1. a. die Fahrzeugbremse gelöst wird, und
    2. b. der Zustand des Fahrzeuggetriebes mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt.
  • Dies entspricht also den oben genannten Bedingungen a) und b). Das erste Schaltelement wird also gezielt in den sicher geöffneten Zustand gebrach. Dadurch wird in einer ersten Sicherheitsstufe verhindert, dass das Fahrzeug trotz eingelegtem Neutralgang anfährt.
  • Das Zweite dieser Schaltelemente wird bei eingelegtem Neutralgang hingegen dann belüftet, wenn erkannt wird, dass
    1. a. die Fahrzeugbremse gelöst wird, und
    2. b. der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt, und
    3. c. ein Rollzustand des Fahrzeugs vorliegt. In diesem Rollzustand bewegt sich das Fahrzeug voran.
  • Das zweite Schaltelement wird also erst dann belüftet, wenn neben den oben genannten Bedingungen a) und b) die zusätzliche Bedingung c) vorliegt. Diese Bedingung c) liegt vor, wenn das Fahrzeug trotz des bereits belüfteten ersten Schaltelements in Bewegung kommt (Rollzustand). Dann wird auch das zweite Schaltelement sicherheitshalber belüftet. Auch das zweite Schaltelement wird daher gezielt in den sicher geöffneten Zustand gebrach. Dadurch wird also in einer zweiten Sicherheitsstufe verhindert, dass das Fahrzeug trotz eingelegtem Neutralgang anfährt.
  • Die Ermittlung, ob der Rollzustand vorliegt, kann beliebig erfolgen. Insbesondere erfolgt dies anhand einer Abtriebsdrehzahl des Fahrzeuggetriebes, also einer Drehzahl am Getriebeausgang. Hierzu kann am Getriebeausgang ein Drehzahlsensor vorgesehen sein. Dieser Drehzahlsensor ist meist zu anderen Zwecken bereits vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann dies anhand einer Raddrehzahl des Fahrzeugs erfolgen. Hierzu können beispielsweise Drehzahlsensoren eines Antiblockiersystems der Fahrzeugbremse genutzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann dies anhand einer Beschleunigung des Fahrzeugs erfolgen. Hierzu kann beispielsweise ein Beschleunigungssensor des Fahrzeugs genutzt werden. Überschreitet beispielsweise die Drehzahl oder die Beschleunigung einen gewissen Schwellenwert, liegt der Rollzustand des Fahrzeugs vor. Weitere, hier nicht explizit genannte Ermittlungsmethoden sind ebenso einsetzbar.
  • Vorzugsweise wird beim Einlegen des Neutralgang und bei betätigter Fahrzeugbremse
    • - das Erste der beiden Schaltelemente zum Einlegen des Fahrganges vorgespannt oder mit Druckmedium vorbefüllt, und
    • - das Zweite der beiden Schaltelemente zum Einlegen des Fahrganges geschlossen.
  • Somit werden beide Schaltelemente für den Gangwechsel in den Fahrgang vorbereitet. Dadurch kann besonders schnell und komfortabel aus dem Neutralgang in den Fahrgang gewechselt werden. Beim Voliegen der oben genannten Bedingungen a) und b) wird nur das erste Schaltelement belüftet, um dieses sicher zu öffnen. Beim zusätzlichen Vorliegen der oben genannten Bedingung c) wird auch das zweite Schaltelement belüftet, um dieses sicher zu öffnen. Wie bereits erläutert, handelt es sich bei diesem Fahrgang insbesondere um einen Anfahrgang. Demnach müssen bei einem solchen Getriebe zum Einlegen des Anfahrganges zumindest oder genau diese zwei Schaltelemente geschlossen werden.
  • Vorzugsweise ist das Fahrzeuggetriebe so ausgebildet, dass in dem Fahrgang zumindest oder genau drei Schaltelemente des Fahrzeuggetriebes geschlossen sind. Mit anderen Worten müssen zumindest oder genau diese drei Schaltelemente geschlossen sein, um den Fahrgang einzulegen. Beim Einlegen des Neutralgang und bei betätigter Fahrzeugbremse werden nun
    • - das Erste dieser Schaltelemente vorgespannt oder mit Druckmedium vorbefüllt, und
    • - das Zweite dieser Schaltelemente geschlossen, und
    • - das Dritter dieser Schaltelemente belüftet.
  • Somit werden alle drei Schaltelemente für den Gangwechsel in den Fahrgang vorbereitet. Diese Vorgehensweise hat sich bei derart ausgebildeten Fahrzeuggetrieben als besonders geeignet herausgestellt, um schnell und komfortabel aus dem Neutralgang in den Fahrgang zu wechseln. Beim Voliegen der oben genannten Bedingungen a) und b) wird auch hier nur das erste Schaltelement belüftet, um dieses sicher zu öffnen. Beim zusätzlichen Vorliegen der oben genannten Bedingung c) wird auch das zweite Schaltelement belüftet, um dieses sicher zu öffnen. Da das dritte Schaltelement bereits belüftet und daher sicher geöffnet ist, braucht hier keine weitere Maßnahme erfolgen. Wie bereits erläutert, handelt es sich bei diesem Fahrgang insbesondere um einen Anfahrgang. Demnach müssen bei einem solchen Getriebe zum Einlegen des Anfahrganges zumindest oder genau diese drei Schaltelemente geschlossen werden.
  • Vorzugsweise sind bei dem Fahrzeuggetriebe in allen Fahrgängen zumindest oder genau drei Schaltelemente geschlossen. Solche Getriebe haben sich als komfortabel und verbrauchsgünstig herausgestellt. Die DE 10 2005 002 337 A1 zeigt bevorzugte Varianten derartiger Getriebe.
  • Bei einer besonders bevorzugten Vorgehensweise zur Betätigung des mehrgängigen Fahrzeuggetriebes sind folgende Schritte in dieser Abfolge vorgesehen:
    • 1 . Es wird der Neutralgang des Fahrzeuggetriebes eingelegt, beispielsweise wird er automatisch oder von einem Benutzer des Fahrzeugs angefordert. Hierzu wird eines oder es werden mehrere der Schaltelemente des Fahrzeuggetriebes geöffnet.
    • 2. Wenn dann bei eingelegtem Neutralgang die Fahrzeugbremse betätigt ist oder wird, wird zumindest ein per Druckmedium betätigtes Schaltelement zum Einlegen des Anfahrganges zumindest vorbefüllt. Dieses Schaltelement ist beim Schalten in den Anfahrgang zu schließen. Sofern zwei per Druckmedium betätigte Schaltelemente für das Einlegen des Anfahrganges zu schließen sind, kann dann das Erste der Schaltelement vorbefüllt werden und das Zweite der Schaltelemente bereits jetzt geschlossen werden. Sofern drei per Druckmedium betätigte Schaltelement für das Einlegen des Anfahrganges zu schließen sind, kann dann das Erste der Schaltelement vorbefüllt werden und das Zweite der Schaltelemente bereits jetzt geschlossen werden und das Dritte der Schaltelemente belüftet werden.
    • 3. Wenn dann bei eingelegtem Neutralgang die Fahrzeugbremse gelöst wird und der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt, wird das vorbefüllte (erste) Schaltelement belüftet.
    • 4. Wenn dann zusätzlich der Rollzustand des Fahrzeugs vorliegt, wird zusätzlich das geschlossene (zweite) Schaltelement belüftet.
  • Das vorgeschlagene Verfahren wird von dem ebenfalls vorgeschlagenen Getriebesteuergerät kontrolliert. Das bedeutet, dass durch das Getriebesteuergerät die Durchführung des Verfahrens erfolgt. Das vorgeschlagenen Getriebesteuergerät ist demnach speziell so eingerichtet, dass es das Verfahren mit den jeweils angegebenen Schritten ausführt. Das Getriebesteuergerät verfügt hierzu insbesondere über einen Eingang und einen Ausgang und ein Berechnungsmittel. Auch verfügt das Getriebesteuergerät hierzu insbesondere über ein Speichermedium (Datenspeicher), in dem die zur Durchführung speziell erforderlichen Befehle gespeichert sind. Der Eingang des Getriebesteuergeräts ist dazu eingerichtet, dass darüber dem Getriebesteuergerät die erforderlichen Informationen zugeführt werden, beispielsweise die aktuelle Getriebetemperatur, die aktuelle Abtriebsdrehzahl und/oder das aktuelle Bremssignal. Der Ausgang des Getriebesteuergeräts ist dazu eingerichtet, um darüber dem Getriebesteuergerät die erforderlichen Ansteuerungssignale zur Betätigung der Schaltelemente auszugeben, beispielsweise Signale zum Öffnen und Schließen von Ventilen der Schaltelemente. Das Berechnungsmittel führt die im Speichermedium gespeicherten Befehle aus, wobei es hierbei die eingehenden Informationen verarbeitet und die entsprechenden Ansteuerungssignale für die Schaltelemente ausgibt. Bei dem Berechnungsmittel handelt es sich insbesondere um einen Mikroprozessor.
  • Vorgeschlagen wird auch ein Computerlesbares Speichermedium. Das Speichermedium umfasst Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das vorgeschlagene Verfahren auszuführen. Durch die Ausführung der gespeicherten Befehle mit dem Getriebesteuergerät ist dieses also in der Lage, das vorgeschlagene Verfahren auszuführen.
  • Im Folgenden wir die Erfindung anhand einer Figur (1) näher erläutert, aus der weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung entnehmbar sind.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung die Anordnung von Wellen AN, AB, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und Planetenradsätzen RS1, RS2, RS3, RS4 und Schaltelementen A, B, C, D, E eines bevorzugten mehrgängigen Fahrzeuggetriebe in Planetenbauweise. Es ist zur besseren Übersicht nur die obere Hälfte des Fahrzeuggetriebes gezeigt. Die untere Hälfte ist insbesondere spiegelbildlich zu dieser oberen Hälfte ausgebildet. Der Aufbau und die Funktionsweise des Fahrzeuggetriebes aus 1 entspricht demjenigen aus 4 der DE 10 2005 002 337 A1 . Für nähere Details wird daher ausdrücklich auf die diesbezüglichen Erläuterungen in dieser Schrift verwiesen.
  • Die Antriebswelle AN ist üblicherweise mit dem Antriebsmotor des Fahrzeugs gekoppelt oder über eine separate Kupplung damit koppelbar, wie insbesondere über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler. Die Abtriebswelle AB ist üblicherweise mit Antriebsrädern des Fahrzeugs gekoppelt oder koppelbar.
  • In 1 ist zusätzlich das Getriebesteuergerät 10 eingezeichnet, das zur Betätigung der Schaltelemente A, B, C, D, E des Getriebes dient. Das Steuergerät 10 veranlasst also, dass die Schaltelemente A, B, C, D, E wahlweise geöffnet und geschlossen werden. Dadurch wird der in der jeweiligen Situation geeignete oder von einem Fahrzeugbediener angeforderte Gang eingelegt. Hierzu werden dem Steuergerät 10 über den Steuergeräteingang entsprechende Informationen zugeführt. Das Steuergerät 10 verarbeitet diese Informationen und gibt entsprechende Signale zur Betätigung der Schaltelemente A, B, C, D, E über den Steuergerätausgang aus.
  • Insbesondere werden dem Steuergerät 10 die Informationen Br, T und nAB zugeführt. Die Information Br ist ein Bremssignal der Betriebsbremse des Fahrzeugs, das einen Betätigungszustand der Bremse repräsentiert. Von der Betriebsbremse ist in 1 lediglich das Bremspedal 11 gezeigt. Br wird beispielsweise durch einen Positionssensor des Bremspedals 11 ermittelt. Die Information T ist ein Temperatursignal, das die Getriebetemperatur repräsentiert. T wird beispielsweise durch einen Temperatursensor des Getriebes ermittelt. Die Information nAB ist ein Drehzahlsignal, das die an der Abtriebswelle AB anliegende Drehzahl repräsentiert.
  • Üblicherweise werden die Schaltelemente A, B, C, D, E per Druckmedium betätigt. Jedem Schaltelement A, B, C, D, E ist dazu ein Betätigungskolben zugeordnet, der individuell mit Druck des Druckmediums beaufschlagt werden kann. Hierzu werden von dem Steuergerät 10 die den Betätigungskolben zugeordneten Ventile angesteuert. Als Druckmedium wird bei dem in 1 gezeigten Getriebe üblicherweise das Schmiermittel des Getriebes (Getriebeöl) eingesetzt.
  • Das Getriebe kann in einen Neutralgang geschaltet werden, bei dem die Antriebswelle AN von der Abtriebswelle AB entkoppelt ist. Hierzu wird eine ausreichende Anzahl der Schaltelemente A, B, C, D, E geöffnet, insbesondere die Schaltelemente B, C, D, E. Die Fahrgänge des Getriebes dienen zur Fortbewegung des Fahrzeugs. Es stehen daher acht Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang als Fahrgänge zu Verfügung. Bei dem in 1 gezeigten Getriebe sind in den Fahrgängen stets drei der fünf Schaltelemente A, B, C, D, E geschlossen und die übrigen zwei Schaltelemente A, B, C, D, E geöffnet.
  • Mit dem Anfahrgang wird das Fahrzeug aus dem Stand oder aus sehr niedrigen Geschwindigkeiten beschleunigt. Der Anfahrgang weist daher eine relativ hohe Übersetzung auf. Je nach Beladungszustand und gewünschter Fahrtrichtung eignet sich als Anfahrgang des Getriebes insbesondere der erste Gang (Schaltelemente A, B, C geschlossen und D, E geöffnet) oder der zweite Gang (Schaltelemente A, B, E geschlossen und C, D geöffnet) oder der Rückwärtsgang (Schaltelemente A, B, D geschlossen und C, E geöffnet).
  • Im Folgenden wird eine bevorzugte Vorgehensweise zum Betreiben eines Getriebes bei eingelegtem Neutralgang am Beispiel des Getriebes aus 1 erläutert. Diese Vorgehensweise kann auch bei anderen Fahrzeuggetrieben einsetzbar sein. Diese Vorgehensweise wird durch das Getriebesteuergerät 10 durchgeführt, das entsprechend speziell eingerichtet ist. Wie oben bereits beschrieben, wird das Einlegen des Neutralganges beispielsweise durch den Fahrzeugbediener oder eine Automatik angefordert. Für den Neutralgang werden zumindest die Schaltelemente B, C, D, E geöffnet. Als Anfahrgang dient in diesem Beispiel der erste Gang. Hierzu müssen die Schaltelemente A, B, C geschlossen sein und die Schaltelemente D, E offen sein.
  • Es wird ermittelt, ob die Betriebsbremse des Fahrzeugs gelöst wurde. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass das Getriebesteuergerät 10 das Bremssignal Br des Fahrzeugbremssystems erhält und auswertet.
  • Es wird auch ermittelt, ob sich das Getriebe im Zustand mit erhöhten Schleppverlusten befindet. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass das Steuergerät 10 die vorliegende Temperatur T des Getriebes mit einem Schwellenwert vergleicht. Beispielweise beträgt der Schwellenwert 40°C. Liegt die ermittelte Temperatur T darunter, ist das Getriebe noch relativ kalt und das Getriebeschmiermittel entsprechend hochviskos. Dadurch ist mit relativ hohen Schleppverlusten im Getriebe zu rechnen - der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten liegt also vor. Liegt die ermittelte Temperatur T darüber, ist das Getriebe ausreichend warm und das Schmiermittel entsprechend niedrigviskos. Dadurch ist mit geringen Schleppverlusten im Getriebe zu rechnen - der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten liegt also nicht vor. Wie weiter oben beschrieben, kann auch auf andere Weise ermittelt werden, ob dieser Getriebezustand vorliegt.
  • Es wird auch ermittelt, ob der Rollzustand des Fahrzeugs vorliegt. Mit anderen Worten wird geprüft, ob das Fahrzeug bei eingelegtem Neutralgang angefahren ist. Hierzu wird insbesondere ermittelt, ob an der Abtriebswelle AB die Drehzahl nAB > 0 vorliegt.
  • Wenn die Betriebsbremse nicht gelöst ist (sie ist also betätigt), ist das Fahrzeug durch die Betriebsbremse am Anfahren gehindert. Das Getriebe kann daher bei eingelegtem Neutralgang für den Gangwechsel in den Anfahrgang vorbereitet werden. Dies ermöglicht einen schnellen und komfortablen späteren Gangwechsel in den Fahrgang. Dazu wird das Schaltelement A geschlossen und das Schaltelement B vorbefüllt. Das Schaltelement C wird belüftet oder bleibt belüftet. Die Schaltelemente B, C sind also geöffnet. Die Schaltelemente D, E sind ebenfalls geöffnet.
  • Falls die Betriebsbremse bei dem eingelegten Neutralgang gelöst wird, kann das Fahrzeug prinzipiell in Bewegung kommen, da es nicht mehr gegen Anfahren gesichert ist. Wenn hierbei der Zustand mit erhöhten Schleppverlusten nicht vorliegt, kann die oben beschriebene Vorbereitung für den Gangwechsel in den Anfahrgang trotzdem durchgeführt werden oder aufrechterhalten werden. Es besteht dann trotz gelöster Betriebsbremse und eingelegtem Neutralgang keine erhöhte Gefahr eines Anfahrens des Fahrzeugs. Wenn hierbei jedoch der Zustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt, wird das Schaltelement B sicherheitshalber belüftet. Die eventuell bereits vorhandene Vorbefüllung des Schaltelements B wird dann abgeführt und das Schaltelement B in den sicher geöffneten Zustand gebracht. Auf diese Weise wird in einer ersten Sicherheitsstufe ein ungewolltes Anfahren im Neutralgang verhindert.
  • Wenn trotz der Belüftung des Schaltelements B der Rollzustand festgestellt wird, wird auch das Schaltelement A belüftet. Auf diese Weise wird auch das Schaltelement A in den sicher geöffneten Zustand gebracht. Auf diese Weise wird in einer zweiten Sicherheitsstufe ein weiteres ungewolltes Anfahren im Neutralgang verhindert.
  • Sobald später festgestellt wird, dass die Betriebsbremse bei eingelegtem Neutralgang wieder betätigt wird, kann die oben beschrieben Vorbereitung zum Gangwechsel in den Anfahrgang (erneut) durchgeführt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Welle
    2
    Welle
    3
    Welle
    4
    Welle
    5
    Welle
    6
    Welle
    7
    Welle
    8
    Welle
    10
    Getriebesteuergerät
    11
    Bremspedal
    100
    Schritt
    200
    Schritt
    300
    Schritt
    400
    Schritt
    500
    Schritt
    600
    Schritt
    700
    Schritt
    A
    Schaltelement
    B
    Schaltelement
    C
    Schaltelement
    D
    Schaltelement
    E
    Schaltelement
    AN
    Antriebswelle
    AB
    Abtriebswelle
    GG
    Gehäuse
    RS1
    Planetenradsatz
    RS2
    Planetenradsatz
    RS3
    Planetenradsatz
    SO3
    Sonnenrad
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005002337 A1 [0003, 0021, 0038, 0043]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines mehrgängiges Fahrzeuggetriebes, aufweisend mehrere Schaltelemente (A, B, C, D, E) zum Einlegen der Gänge des Fahrzeuggetriebes, wobei in einem Neutralgang eine Entkoppelung zwischen einem Eingang (AN) und einem Ausgang (AB) des Fahrzeuggetriebes vorgesehen ist, und wobei in einen Fahrgang eine Koppelung zwischen dem Eingang (AN) und dem Ausgang (AB) des Fahrzeuggetriebes zum Vortrieb des Fahrzeugs durch Schließen zumindest eines Schaltelements (B) vorgesehen ist, bei dem Verfahren werden bei eingelegtem Neutralgang zumindest ein Betätigungszustand einer Fahrzeugbremse (11) sowie ein Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten erkannt, wobei bei eingelegtem Neutralgang das Schaltelement (B) für den Fahrgang dann belüftet wird, wenn erkannt wird, dass die Fahrzeugbremse (11) gelöst ist und der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Ermittlung des Getriebezustands mit erhöhten Schleppverlusten - eine Getriebetemperatur (T), insbesondere eine Schmiermitteltemperatur des Fahrzeuggetriebes, und/oder - eine Betriebsdauer des Fahrzeuggetriebes seit einem Motorstart eines mit dem Fahrzeuggetriebe gekoppelten oder koppelbaren Antriebsmotors, und/oder - ein Temperaturmodell des Fahrzeuggetriebes herangezogen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei beim Einlegen des Neutralgang und bei betätigter Fahrzeugbremse (11) das Schaltelement (B) für den Fahrgang vorgespannt oder mit Druckmedium zumindest vorbefüllt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Fahrgang zumindest zwei der Schaltelemente (A, B) des Fahrzeuggetriebes geschlossen sind, wobei bei eingelegtem Neutralgang: - das Erste (B) dieser Schaltelemente (A, B) belüftet wird, wenn erkannt wird, dass die Fahrzeugbremse (11) gelöst wird und der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt, und - das Zweite (A) dieser Schaltelemente (A, B) belüftet wird, wenn erkannt wird, dass die Fahrzeugbremse (11) gelöst wird und der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt und ein Rollzustand des Fahrzeugs vorliegt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei zur Ermittlung des Rollzustands - eine Abtriebsdrehzahl (nAB) des Fahrzeuggetriebes, und/oder - eine Raddrehzahl des Fahrzeugs, und/oder - eine Beschleunigung des Fahrzeugs herangezogen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei beim Einlegen des Neutralganges und bei betätigter Fahrzeugbremse (11) - das Erste (B) dieser Schaltelemente (A, B) für den Fahrgang vorgespannt oder mit Druckmedium vorbefüllt wird, und - das Zweite (A) dieser Schaltelemente (A, B) für den Fahrgang geschlossen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Fahrgang zumindest oder genau drei Schaltelemente (A, B, C) des Fahrzeuggetriebes geschlossen sind, wobei beim Einlegen des Neutralgang und bei betätigter Fahrzeugbremse (11) das Erste (B) dieser Schaltelemente (A, B, C) vorgespannt oder mit Druckmedium vorbefüllt wird, und das Zweite (A) dieser Schaltelemente (A, B, C) geschlossen wird, und das Dritte (C) dieser Schaltelemente (A, B, C) belüftet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei dem Fahrzeuggetriebe in allen Fahrgängen zumindest oder genau drei Schaltelemente (A, B, C, D, E) geschlossen sind.
  9. Getriebesteuergerät (10) zur Betätigung von Schaltelementen (A, B, C, D, E) eines Fahrzeuggetriebes, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebesteuergerät (10) eingerichtet ist, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
  10. Computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
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