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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät zum Betreiben eines solchen Antriebsstrangs.
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Aus dem Stand der Technik sind Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen bekannt, die als Getriebe ein Gruppengetriebe aufweisen. Ein Gruppengetriebe verfügt über ein Hauptgetriebe, über eine dem Hauptgetriebe vorgeschaltete Splitgruppe und/oder eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeschaltete Bereichsgruppe. Das Hauptgetriebe wird auch als Hauptgruppe bezeichnet.
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Aus der
DE 603 14 529 T2 ist ein Gruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem Hauptgetriebe, einer dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vorgeschalteten Splitgruppe und einer dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeschalteten Bereichsgruppe bekannt. Das Hauptgetriebe ist über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar. Die Splitgruppe und die Bereichsgruppe sind jeweils über synchronisierte Schaltelemente schaltbar. Es ist offenbart, dass bei Vorliegen einer Neutralanforderung für das Gruppengetriebe die dem Hauptgetriebe vorgeschaltete Splitgruppe, die über synchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, in Neutral überführt wird.
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DE 10 2006 023 526 A1 offenbart ein weiteres Gruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs, welches ein Hauptgetriebe und eine Bereichsgruppe sowie vorzugsweise eine Splitgruppe aufweist. Zum Reduzieren des Kraftstoffverbrauchs durch Fahren in Leerlauf wird das Gruppengetriebe in eine Neutral-Stellung geschaltet, wozu die Bereichsgruppe in Neutral überführt wird.
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Aus
DE 10 2014 016 932 A1 ist ein Gruppengetriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem unsynchronisierten Hauptgetriebe, einer unsynchronisierten Bereichsgruppe oder Rangegruppe und einer unsynchronisierten Splitgruppe bekannt, wobei bei Ausführung einer Hochschaltung zunächst die Rangegruppe in Neutral überführt, synchronisiert und geschaltet wird, wobei nachfolgend das Hauptgetriebe in Neutral überführt, synchronisiert und geschaltet wird. Bei Ausführung einer Rückschaltung wird zunächst das Hauptgetriebe und danach die Rangegruppe geschaltet.
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Aus
EP 2 037 160 B1 ist ein weiteres Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs mit einem Gruppengetriebe bekannt, wobei das Gruppengetriebe ein unsynchronisiertes Hauptgetriebe, eine unsynchronisierte Nachschaltgruppe und eine synchronisierte oder unsynchronisierte Vorschaltgruppe aufweist.
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Bei aus der Praxis bekannten Gruppengetrieben mit Teilgetrieben, die über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar sind, wird bei einer Neutralanforderung für das Gruppengetriebe stets das Hauptgetriebe in Neutral überführt. Ist dem Hauptgetriebe ein Teilgetriebe nachgeschaltet, welches ebenfalls über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, so besteht der Nachteil, dass zum Beispiel bei einem Anrollen im Gefälle eine Hauptwelle des Hauptgetriebes des Gruppengetriebes frei drehen kann. Das Gruppengetriebe kann dann nur unter heftigem Ratschen in einen kraftschlüssigen Gang überführt werden, was sowohl aus Komfortgründen als auch aus Sicherheitsgründen von Nachteil ist. Es besteht Bedarf daran, dieses Problem zu vermeiden.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs und ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Bei Vorliegen einer Neutralanforderung für das Gruppengetriebe wird das in Kraft- und Drehmomentübertragungsrichtung gesehen letzte Teilgetriebe, das über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, nämlich die Bereichsgruppe, in Neutral überführt, während die anderen Teilgetriebe, nämlich das Hauptgetriebe und die Splitgruppe, jeweils in einem kraftschlüssigen Zustand verbleiben.
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Mit der hier vorliegenden Erfindung wird erstmals vorgeschlagen, bei Vorliegen einer Neutralanforderung für das Gruppengetriebe, welches die synchronisierte Splitgruppe und das unsynchronisierte Hauptgetriebe und die unsynchronisierte Bereichsgruppe ausfweist, das in Kraft- und Drehmomentübertragungsrichtung gesehen letzte Teilgetriebe, nämlich die Bereichsgruppe, in Neutral zu überführen. Das Hauptgetriebe und die Splitgruppe bleiben dann kraftschlüssig. Soll nachfolgend im Gefälle angerollt werden, so kann das Vorliegen einer frei drehenden Hauptwelle im Hauptgetriebe vermieden werden. Das Gruppengetriebe kann ratschfrei in einen kraftschlüssigen Zustand überführt werden.
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Dann, wenn das Kraftfahrzeug in einem Gefälle in einem Zustand steht, in welchem die Trennkupplung geschlossen ist, in welchem das in Kraft- und Drehmomentübertragungsrichtung gesehen letzte Teilgetriebe, das über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, in Neutral ist und in welchem die anderen Teilgetriebe in einem kraftschlüssigen Zustand sind, rollt das Kraftfahrzeug zunächst aus diesem Zustand heraus in dem Gefälle an.
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Nachfolgend wird dann, wenn eine Drehzahl des Abtriebs einen Drehzahlgrenzwert erreicht oder überschreitet, zum Gangeinlegen im Gruppengetriebe die Trennkupplung geöffnet und das in Kraft- und Drehmomentübertragungsrichtung gesehen letzte Teilgetriebe, das über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, von Neutral in einen kraftschlüssigen Zustand geschaltet.
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Hierbei wird das in Kraft- und Drehmomentübertragungsrichtung gesehen letzte Teilgetriebe, das über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, entweder über eine Getriebebremse oder über die Trennkupplung und das Antriebsaggregat aktiv synchronisiert. Mit diesem Verfahren kann beim Anrollen des Kraftfahrzeugs im Gefälle ratschfrei das Gruppengetriebe in einen kraftschlüssigen Zustand überführt werden.
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Zeitlich parallel zum Überführen des in Kraft- und Drehmomentübertragungsrichtung gesehen letzten Teilgetriebes, das über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, von Neutral in einen kraftschlüssigen Zustand kann in einem anderen Teilgetriebe, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, ein Gangwechsel durchgeführt wird, nämlich derart, dass mit oder unmittelbar nach dem Kraftschlussaufbau in dem in Kraft- und Drehmomentübertragungsrichtung gesehen letzten Teilgetriebe, das über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, das andere Teilgetriebe, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, von einem Ist-Gang in Neutral und dann von Neutral in einen Ziel-Gang geschaltet wird. Hierbei wird das andere Teilgetriebe, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, entweder über eine Getriebebremse oder über die Trennkupplung und das Antriebsaggregat aktiv synchronisiert. Da das Hauptgetriebe erst dann geschaltet wird, wenn das Gruppengetriebe bereits einen kraftschlüssigen Zustand einnimmt, kann eine frei drehende Hauptwelle des Hauptgetriebes vermieden werden, sodass sowohl die Schaltung in der Bereichsgruppe als auch die Schaltung im Hauptgetriebe ratschfrei durchgeführt werden können.
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Das erfindungsgemäße Steuergerät ist in Anspruch 7 definiert.
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Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 ein exemplarisches Schema eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, der ein Gruppengetriebe umfasst, welches zwischen ein Antriebsaggregat und einen Abtrieb des Kraftfahrzeugs geschaltet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Bei dem zu betreibenden Antriebsstrang verfügt das Gruppengetriebe zumindest über ein Hauptgetriebe sowie eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vorgeschaltete Splitgruppe und einem dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeschaltete Bereichsgruppe, wobei zwei Teilgetriebe über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar sind, nämlich das Hauptgetriebe und die Bereichsgruppe.
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Dann, wenn eine Neutralanforderung für das Gruppengetriebe 2 vorliegt, wird erfindungsgemäß das in Kraft- und Drehmomentübertragungsrichtung gesehen letzte Teilgetriebe, das über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, nämlich die Bereichsgruppe, in Neutral überführt, während die anderen Teilgetriebe des Gruppengetriebes in einem kraftschlüssigen Zustand verbleiben.
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Nachfolgend wird die Erfindung im größeren Detail unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, wobei in 1 ein vorteilhaftes, jedoch exemplarisches Ausführungsbeispiel eines automatisierten Gruppengetriebes gezeigt ist.
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Bereits an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch im Zusammenhang mit anderen Gruppengetrieben zum Einsatz kommen kann.
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1 zeigt ein Schema eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsaggregat 1, mit einem automatisierten Gruppengetriebe 2 und mit einem Abtrieb 3.
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Das Antriebsaggregat 1 ist über eine Trennkupplung 5, die auch als Anfahrkupplung bezeichnet wird, an eine Eingangswelle 6 des Gruppengetriebes 2 koppelbar. Der Abtrieb 3 ist an eine Ausgangswelle 8 des Gruppengetriebes 2 gekoppelt.
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Das automatisierte Gruppengetriebe 2 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Hauptgetriebe 9, eine dem Hauptgetriebe 9 antriebstechnisch vorgeschaltete Splitgruppe 10 sowie eine dem Hauptgetriebe 9 antriebstechnisch nachgeschaltete Bereichsgruppe 11. Das Hauptgetriebe 9 wird auch als Hauptgruppe bezeichnet.
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Das Hauptgetriebe 9 des automatisierten Gruppengetriebes 2 ist als Direktganggetriebe in Vorgelegebauweise ausgeführt und weist zwei Vorgelegewellen 21, 22 auf. 1 zeigt eine Getriebebremse 4, die an der Vorgelegewelle 21 angreift. Über die Getriebebremse 4 kann die Vorgelegewelle 21 abgebremst werden. Das Hauptgetriebe 9 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mit drei Übersetzungsstufen G1, G2 und G3 für eine Vorwärtsfahrt und einer Übersetzungsstufe R für eine Rückwärtsfahrt ausgebildet. Losräder der Übersetzungsstufen G1, G2 und R sind jeweils drehbar auf einer Hauptwelle 30 gelagert und über zugeordnete, als Klauenkupplungen ausgebildete Schaltelemente 15, 16, 18 und 19 schaltbar. Die zugeordneten Festräder sind drehfest auf den Vorgelegewellen 21, 22 angeordnet.
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Die beiden Schaltelemente 15, 16 und die beiden Schaltelemente 18, 19 bilden jeweils ein Schaltpaket 17 bzw. 20 aus. Die Schaltelemente 15, 16 und die Schaltelemente 18, 19 der Schaltpakete 17, 20 des Hauptgetriebes 9 des automatisierten Gruppengetriebes 2 sind unsynchronisierte Schaltelemente, nämlich Klauenschaltelemente.
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Die Splitgruppe 10 des automatisierten Gruppengetriebes 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel zweistufig ausgebildet und ebenfalls in Vorgelegebauweise ausgeführt, wobei die beiden Übersetzungsstufen K1 und K2 der Splitgruppe 10 zwei schaltbare Eingangskonstante des Hauptgetriebes 9 bilden. Die beiden Übersetzungsstufen K1, K2 weisen eine geringere Übersetzungsdifferenz auf. Das Losrad der ersten Übersetzungsstufe K1 ist drehbar auf der Eingangswelle 6 gelagert. Das Losrad der zweiten Übersetzungsstufe K2 ist drehbar auf der Hauptwelle 30 gelagert. Die Festräder beider Übersetzungsstufen K1, K2 der Splitgruppe 10 sind jeweils drehfest mit den eingangsseitig verlängerten Vorgelegewellen 21, 22 des Hauptgetriebes 9 angeordnet. Synchronisiert ausgebildete Schaltelemente 12, 13, sogenannte Synchronschaltelemente, der Splitgruppe 10 sind zu einem gemeinsamen Schaltpaket 14 zusammengefasst.
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Die Schaltelemente 12 des Schaltpakets 14 der Splitgruppe 10 des automatisierten Gruppengetriebes 2 sind synchronisierte Schaltelemente.
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Die dem Hauptgetriebe 9 nachgeordnete Bereichsgruppe 11 des automatisierten Gruppengetriebes 2 ist ebenfalls zweistufig ausgebildet, jedoch als Planetengetriebe 24. Das Sonnenrad 25 ist drehfest mit der ausgangsseitig verlängerten Hauptwelle 30 des Hauptgetriebes 9 verbunden. Der Planetenträger 27 ist drehfest mit der Ausgangswelle 8 des Gruppengetriebes 2 gekoppelt. Das Hohlrad 26 steht mit einem Schaltpaket 23 mit zwei unsynchronisierten Schaltelementen 28, 29 in Verbindung, durch welche die Bereichsgruppe 11 wechselweise durch die Verbindung des Hohlrads 26 mit einem feststehenden Gehäuseteil 7 in eine Langsamfahrstufe L und durch die Verbindung des Hohlrads 26 mit dem Planetenträger 27 in eine Schnellfahrstufe S schaltbar ist.
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Die Schaltelemente 28, 29 des Schaltpakets 23 der Bereichsgruppe 11 sind ebenso wie die Schaltelemente 15, 16 und die Schaltelemente 18, 19 der Schaltpakete 17, 20 des Hauptgetriebes 9 des automatisierten Gruppengetriebes 2 unsynchronisierte Schaltelemente, nämlich Klauenschaltelemente.
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Bei dem Gruppengetriebe 2 der 1 sind demnach zwei Teilgetriebe, nämlich das Hauptgetriebe 9 und die dem Hauptgetriebe 9 nachgeordnete Bereichsgruppe 11, über unsynchronisierte Klauenschaltelemente schaltbar.
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Dann, wenn für das Gruppengetriebe 2 eine Neutralanforderung vorliegt, wird erfindungsgemäß das in Kraft- und Drehmomentübertragungsrichtung gesehen letzte Teilgetriebe des Gruppengetriebes 2, das über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, in Neutral überführt.
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In 1 wird dann, wenn für das Gruppengetriebe 2 eine Neutralanforderung vorliegt, die Bereichsgruppe 11 des Gruppengetriebes 2 in Neutral überführt, wohingegen das Hauptgetriebe 9 und die Splitgruppe 10 des Gruppengetriebes 2 in einem kraftschlüssigen Zustand verbleiben.
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Der Zustand von Standard-Neutral wird demnach bei dem Gruppengetriebe 2 der 1 in der Bereichsgruppe 1 realisiert.
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Dann, wenn ein Kraftfahrzeug mit dem Antriebsstrang der 1 in einem Gefälle in einem Zustand steht, in welchem die Trennkupplung 5 geschlossen ist, in welchem das in Kraft- und Drehmomentübertragungsrichtung gesehen letzten Teilgetriebe des Gruppengetriebes 2, also in 1 die Bereichsgruppe 11 desselben, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, in Neutral ist und in welchem die anderen Teilgetriebe des Gruppengetriebes 2, nämlich in 1 das Hauptgetriebe 9 und die Splitgruppe 10 desselben, in einem kraftschlüssigen Zustand sind, und wenn das Kraftfahrzeug dann im Gefälle nachfolgend anfahren und das Gruppengetriebe 2 in einen kraftschlüssigen Zustand überführt werden soll, erfolgt zunächst ein Anrollen des Kraftfahrzeugs aus diesem Zustand heraus, also bei geschlossener Trennkupplung 5, bei Bereichsgruppe 11 in Neutral und bei kraftschlüssigem Hauptgetriebe 9 sowie bei kraftschlüssiger Splitgruppe 10, wobei hierbei das Antriebsaggregat 1 vorzugsweise läuft.
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Nachfolgend wird dann, wenn eine Drehzahl des Abtriebs 3 einen Drehzahlgrenzwert erreicht oder überschreitet, zum Gangeinlegen im Gruppengetriebe 2, also zur Überführung des Gruppengetriebes 2 in einen kraftschlüssigen Zustand, die Trennkupplung 5 geöffnet. Ferner wird das in Kraft- und Drehmomentübertragungsrichtung gesehen letzte Teilgetriebe des Gruppengetriebes 2, also in 1 die Bereichsgruppe 11 desselben, das über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, von Neutral in einen kraftschlüssigen Zustand geschaltet, wobei hierbei die Bereichsgruppe 11 über die Getriebebremse 4 oder über die Trennkupplung 5 und das Antriebsaggregat 1 aktiv synchronisiert wird. Hierbei wird das Bereichsgruppe 11 abhängig von der Geschwindigkeit oder abhängig von der Drehzahl des Abtriebs 3 in die Fahrstufe L oder in die Fahrstufe S überführt.
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Muss zur Synchronisierung die Hauptwelle 30 des Gruppengetriebes 2 abgebremst werden, so erfolgt dies vorzugsweise über die Getriebebremse 4, die an der Vorgelegewelle 11 angreift.
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Muss hingegen zur Synchronisierung die Hauptwelle 30 des Gruppengetriebes 2 beschleunigt werden, so erfolgt dies vorzugsweise durch schupfenden Betrieb der Trennkupplung 5 und das laufende Antriebsaggregat 1.
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Bei der Überführung der Bereichsgruppe 11 in den kraftschlüssigen Zustand kann das Hauptgetriebe 9 permanent im kraftschlüssigen Zustand, also in seinem im Ausgangszustand eingelegten Ist-Gang verbleiben.
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Alternativ ist es jedoch auch möglich, parallel zum Überführen des in Kraft- und Drehmomentübertragungsrichtung gesehen letzten Teilgetriebes, also der Bereichsgruppe 11, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, von Neutral in den kraftschlüssigen Zustand, in dem anderen Teilgetriebe, in 1 das Hauptgetriebe 9, welches über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, einen Gangwechsel durchzuführen. Hierzu wird mit oder unmittelbar nach dem Kraftschlussaufbau in der Bereichsgruppe 11 das Hauptgetriebe 9 zunächst von seinem Ist-Gang in Neutral und anschließend von Neutral in den Ziel-Gang geschaltet. Auch hier wird vermieden, dass die Hauptwelle 30 frei dreht, sodass sowohl bei der Überführung der Bereichsgruppe 11 in einen kraftschlüssigen Zustand als auch beim Schalten des Hauptgetriebes 9 ein Ratschen sicher vermieden werden kann.
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Beim Schalten des Hauptgetriebes 9 kann dasselbe entweder über Getriebebremse 4 oder über die Trennkupplung 5 und das Antriebsaggregat 1 synchronisiert werden, abhängig davon, ob die Hauptwelle 30 für die Synchronisation zu beschleunigen oder zu verlangsamen ist.
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Nach beendigtem Anrollen und Überführen des Gruppengetriebes 2 in einen kraftschlüssigen Zustand durch Überführen der Bereichsgruppe 11 von Neutral in den kraftschlüssigen Zustand, und gegebenenfalls nach Schalten des Hauptgetriebes 9 kann die Trennkupplung 5 wieder vollständig geschlossen werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zum Betreiben des Antriebsstrangs, welches eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren automatisch auszuführen. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um ein Getriebesteuergerät, welches den Betrieb des automatisierte Gruppengetriebes 2 steuert und/oder regelt. Dabei handelt es sich vorzugsweise um ein elektronisches Steuergerät, welches über hardwareseitige und softwareseitige Mittel verfügt.
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Zu den hardwareseitigen Mitteln zählen Datenschnittstellen, um mit den an der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen Daten auszutauschen, zum Beispiel mit einem Sensor, welcher die Abtriebsdrehzahl am Abtrieb 3 erfasst, sowie mit den anzusteuernden Schaltelementen des Gruppengetriebes 2. Ferner zählen zu den hardwareseitigen Mitteln ein Prozessor zur Datenverarbeitung und ein Speicher zur Datenspeicherung. Zu den softwareseitigen Mitteln zählen Programmbausteine, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Steuergerät implementiert sind.
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Dann, wenn das Steuergerät feststellt, dass eine Neutralanforderung für das Gruppengetriebe 2 vorliegt, steuert das Steuergerät das in Kraft- und Drehmomentübertragungsrichtung gesehen letzte Teilgetriebe, das über unsynchronisierte Schaltelemente schaltbar ist, zur Überführung in Neutral an, während die anderen Teilgetriebe des Gruppengetriebes 2 in einem kraftschlüssigen Zustand verbleiben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsaggregat
- 2
- Gruppengetriebe
- 3
- Abtrieb
- 4
- Getriebebremse
- 5
- Trennkupplung
- 6
- Eingangswelle
- 7
- Gehäuseteil
- 8
- Ausgangswelle
- 9
- Hauptgetriebe
- 10
- Splitgruppe
- 11
- Bereichsgruppe
- 12
- Synchronschaltelement
- 13
- Synchronschaltelement
- 14
- Schaltpaket
- 15
- Schaltelement
- 16
- Schaltelement
- 17
- Schaltpaket
- 18
- Schaltelement
- 19
- Schaltelement
- 20
- Schaltpaket
- 21
- Vorgelegewelle
- 22
- Vorgelegewelle
- 23
- Schaltpaket
- 24
- Planetengetriebe
- 25
- Sonnenrad
- 26
- Hohlrad
- 27
- Planetenträger
- 28
- Schaltelement
- 29
- Schaltelement
- 30
- Hauptwelle