DE10228708A1

DE10228708A1 - Verfahren, Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, vorzugsweise zum Verbessern einer Kupplungssteuerung

Info

Publication number: DE10228708A1
Application number: DE10228708A
Authority: DE
Inventors: Gunter Hirt; Alexander Renfer
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2003-01-23

Abstract

Es wird ein Verfahren, eine Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einem Antriebsmotor, einer Kupplung und/oder einem Getriebe im Antriebsstrang, vorzugsweise zum Verbessern der Kupplungssteuerung, vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einem Antriebsmotor, einer Kupplung und/oder einem Getriebe im Antriebsstrang, vorzugsweise zum Verbessern einer Kupplungssteuerung.

Gemäß Fig. 1 weist ein Fahrzeug 1 eine Antriebseinheit 2, wie einen Motor oder eine Brennkraftmaschine, auf. Weiterhin sind im Antriebsstrang des Fahrzeuges 1 ein Drehmomentübertragungssystem 3 und ein Getriebe 4 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Drehmomentübertragungssystem 3 im Kraftfluss zwischen Motor und Getriebe angeordnet, wobei ein Antriebsmoment des Motors über das Drehmomentübertragungssystem 3 an das Getriebe 4 und von dem Getriebe 4 abtriebsseitig an eine Abtriebswelle 5 und an eine nachgeordnete Achse 6 sowie an die Räder 6a übertragen wird.

Das Drehmomentübertragungssystem 3 ist als Kupplung, wie z. B. als Reibungskupplung, Lamellenkupplung, Magnetpulverkupplung oder Wandlerüberbrückungskupplung, ausgestaltet, wobei die Kupplung eine selbsteinstellende oder eine verschleißausgleichende Kupplung sein kann. Das Getriebe 4 ist ein unterbrechungsfreies Schaltgetriebe (USG). Entsprechend dem erfindungsgemäßen Gedanken kann das Getriebe auch ein automatisiertes Schaltgetriebe (ASG) sein, welches mittels zumindest eines Aktors automatisiert geschaltet werden kann. Als automatisiertes Schaltgetriebe ist im weiteren ein automatisiertes Getriebe zu verstehen, welches mit einer Zugkraftunterbrechung geschaltet wird und bei dem der Schaltvorgang der Getriebeübersetzung mittels zumindest eines Aktors angesteuert durchgeführt wird.

Weiterhin kann als USG auch ein Automatgetriebe Verwendung finden, wobei ein Automatgetriebe ein Getriebe im wesentlichen ohne Zugkraftunterbrechung bei den Schaltvorgängen ist und das in der Regel durch Planetengetriebestufen aufgebaut ist.

Weiterhin kann ein stufenlos einstellbares Getriebe, wie beispielsweise Kegelscheibenumschlingungsgetriebe eingesetzt werden. Das Automatgetriebe kann auch mit einem abtriebsseitig angeordneten Drehmomentübertragungssystem 3, wie eine Kupplung oder eine Reibungskupplung, ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem 3 kann weiterhin als Anfahrkupplung und/oder Wendesatzkupplung zur Drehrichtungsumkehr und/oder Sicherheitskupplung mit einem gezielt ansteuerbaren übertragbaren Drehmoment ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem 3 kann eine Trockenreibungskupplung oder eine nass laufende Reibungskupplung sein, die beispielsweise in einem Fluid läuft. Ebenso kann es ein Drehmomentwandler sein.

Das Drehmomentübertragungssystem 3 weist eine Antriebsseite 7 und eine Abtriebsseite 8 auf, wobei ein Drehmoment von der Antriebsseite 7 auf die Abtriebsseite 8 übertragen wird, indem z. B. die Kupplungsscheibe 3a mittels der Druckplatte 3b, der Tellerfeder 3c und dem Ausrücklager 3e sowie dem Schwungrad 3d kraftbeaufschlagt wird. Zu dieser Beaufschlagung wird der Ausrückhebel 20 mittels einer Betätigungseinrichtung, z. B. einem Aktor, betätigt.

Die Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3 erfolgt mittels einer Steuereinheit 13, wie z. B. einem Steuergerät, welches die Steuerelektronik 13a und den Aktor 13b umfassen kann. In einer anderen vorteilhaften Ausführung können der Aktor 13b und die Steuerelektronik 13a auch in zwei unterschiedlichen Baueinheiten, wie z. B. Gehäusen, angeordnet sein.

Die Steuereinheit 13 kann die Steuer- und Leistungselektronik zur Ansteuerung des Antriebsmotors 12 des Aktors 13b enthalten. Dadurch kann beispielsweise vorteilhaft erreicht werden, dass das System als einzigen Bauraum den Bauraum für den Aktor 13b mit Elektronik benötigt. Der Aktor 13b besteht aus dem Antriebsmotor 12, wie z. B. einem Elektromotor, wobei der Elektromotor 12 über ein Getriebe, wie z. B. ein Schneckengetriebe, ein Stirnradgetriebe, ein Kurbelgetriebe oder ein Gewindespindelgetriebe, auf einen Geberzylinder 11 wirkt. Diese Wirkung auf den Geberzylinder 11 kann direkt oder über ein Gestänge erfolgen.

Die Bewegung des Ausgangsteiles des Aktors 13b, wie z. B. des Geberzylinderkolbens 11a, wird mit einem Kupplungswegsensor 14 detektiert, welcher die Position oder Stellung oder die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung einer Größe detektiert, welche proportional zur Position bzw. Einrückposition respektive der Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Kupplung ist. Der Geberzylinder 11 ist über eine Druckmittelleitung 9, wie z. B. eine Hydraulikleitung, mit dem Nehmerzylinder 10 verbunden. Das Ausgangselement 10a des Nehmerzylinders ist mit dem Ausrückmittel 20, z. B. einem Ausrückhebel, wirkverbunden, so dass eine Bewegung des Ausgangsteiles 10a des Nehmerzylinders 10 bewirkt, dass das Ausrückmittel 20 ebenfalls bewegt oder verkippt wird, um das von der Kupplung 3 übertragbare Drehmoment anzusteuern.

Der Aktor 13b zur Ansteuerung des übertragbaren Drehmoments des Drehmomentübertragungssystems 3 kann druckmittelbetätigbar sein, d. h., er kann einen Druckmittelgeber- und Nehmerzylinder aufweisen. Das Druckmittel kann beispielsweise ein Hydraulikfluid oder ein Pneumatikmedium sein. Die Betätigung des Druckmittelgeberzylinders kann elektromotorisch erfolgen, wobei der als Antriebselement 12 vorgesehene Elektromotor elektronisch angesteuert werden kann. Das Antriebselement 12 des Aktors 13b kann neben einem elektromotorischen Antriebselement auch ein anderes, beispielsweise druckmittelbetätigtes Antriebselement sein. Weiterhin können Magnetaktoren verwendet werden, um eine Position eines Elementes einzustellen.

Bei einer Reibungskupplung erfolgt die Ansteuerung des übertragbaren Drehmomentes dadurch, dass die Anpressung der Reibbeläge der Kupplungsscheibe zwischen dem Schwungrad 3d und der Druckplatte 3b gezielt erfolgt. Über die Stellung des Ausrückmittels 20, wie z. B. einer Ausrückgabel oder eines Zentralausrückers, kann die Kraftbeaufschlagung der Druckplatte 3b respektive der Reibbeläge gezielt angesteuert werden, wobei die Druckplatte 3b dabei zwischen zwei Endpositionen bewegt und beliebig eingestellt und fixiert werden kann. Die eine Endposition entspricht einer völlig eingerückten Kupplungsposition und die andere Endposition einer völlig ausgerückten Kupplungsposition. Zur Ansteuerung eines übertragbaren Drehmomentes, welches beispielsweise geringer ist als das momentan anliegende Motormoment, kann beispielsweise eine Position der Druckplatte 3b angesteuert werden, die in einem Zwischenbereich zwischen den beiden Endpositionen liegt. Die Kupplung kann mittels der gezielten Ansteuerung des Ausrückmittels 20 in dieser Position fixiert werden. Es können aber auch übertragbare Kupplungsmomente angesteuert werden, die definiert über den momentan anstehenden Motormomenten liegen. In einem solchen Fall können die aktuell anstehenden Motormomente übertragen werden, wobei die Drehmoment-Ungleichförmigkeiten im Antriebsstrang in Form von beispielsweise Drehmomentspitzen gedämpft und/oder isoliert werden.

Zur Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3 werden weiterhin Sensoren verwendet, die zumindest zeitweise die relevanten Größen des gesamten Systems überwachen und die zur Steuerung notwendigen Zustandsgrößen, Signale und Messwerte liefern, die von der Steuereinheit verarbeitet werden, wobei eine Signalverbindung zu anderen Elektronikeinheiten, wie beispielsweise zu einer Motorelektronik oder einer Elektronik eines Antiblockiersystems (ABS) oder einer Antischlupfregelung (ASR) vorgesehen sein kann und bestehen kann. Die Sensoren detektieren beispielsweise Drehzahlen, wie Raddrehzahlen, Motordrehzahlen, die Position des Lasthebels, die Drosselklappenstellung, die Gangposition des Getriebes, eine Schaltabsicht und weitere fahrzeugspezifische Kenngrößen.

Die Fig. 1 zeigt, dass ein Drosselklappensensor 15, ein Motordrehzahlsensor 16 sowie ein Tachosensor 17 Verwendung finden können und Messwerte bzw. Informationen an das Steuergerät 13 weiterleiten. Die Elektronikeinheit, wie z. B. eine Computereinheit, der Steuerelektronik 13a verarbeitet die Systemeingangsgrößen und gibt Steuersignale an den Aktor 13b weiter.

Das Getriebe ist als z. B. Stufenwechselgetriebe ausgestaltet, wobei die Übersetzungsstufen mittels eines Schalthebels 18 gewechselt werden oder das Getriebe mittels dieses Schalthebels 18 betätigt oder bedient wird. Weiterhin ist an dem Schalthebel 18 des Handschaltgetriebes zumindest ein Sensor 19b angeordnet, welcher die Schaltabsicht und/oder die Gangposition detektiert und an das Steuergerät 13 weiterleitet. Der Sensor 19a ist am Getriebe angelenkt und detektiert die aktuelle Gangposition und/oder eine Schaltabsicht. Die Schaltabsichtserkennung unter Verwendung von zumindest einem der beiden Sensoren 19a, 19b kann dadurch erfolgen, dass der Sensor ein Kraftsensor ist, welcher die auf den Schalthebel 18 wirkende Kraft detektiert. Weiterhin kann der Sensor aber auch als Weg- oder Positionssensor ausgestaltet sein, wobei die Steuereinheit aus der zeitlichen Veränderung des Positionssignals eine Schaltabsicht erkennt.

Das Steuergerät 13 steht mit allen Sensoren zumindest zeitweise in Signalverbindung und bewertet die Sensorsignale und Systemeingangsgrößen in der Art und Weise, dass in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebspunkt die Steuereinheit Steuer- oder Regelungsbefehle an den zumindest einen Aktor 13b ausgibt. Der Antriebsmotor 12 des Aktors 13b, z. B. ein Elektromotor, erhält von der Steuereinheit, welche die Kupplungsbetätigung ansteuert, eine Stellgröße in Abhängigkeit von Messwerten und/oder Systemeingangsgrößen und/oder Signalen der angeschlossenen Sensorik. Hierzu ist in dem Steuergerät 13 ein Steuerprogramm als Hard- und/oder als Software implementiert, das die eingehenden Signale bewertet und anhand von Vergleichen und/oder Funktionen und/oder Kennfeldern die Ausgangsgrößen berechnet oder bestimmt.

Das Steuergerät 13 hat in vorteilhafter Weise eine Drehmomentbestimmungseinheit, eine Gangpositionsbestimmungseinheit, eine Schlupfbestimmungseinheit und/oder eine Betriebszustandsbestimmungseinheit implementiert oder es steht mit zumindest einer dieser Einheiten in Signalverbindung. Diese Einheiten können durch Steuerprogramme als Hardware und/oder als Software implementiert sein, so dass mittels der eingehenden Sensorsignale das Drehmoment der Antriebseinheit 2 des Fahrzeuges 1, die Gangposition des Getriebes 4 sowie der Schlupf, welcher im Bereich des Drehmomentübertragungssystems 3 herrscht und der aktuelle Betriebszustand des Fahrzeuges 1 bestimmt werden können. Die Gangpositionsbestimmungseinheit ermittelt anhand der Signale der Sensoren 19a und 19b den aktuell eingelegten Gang. Dabei sind die Sensoren 19a, 19b am Schalthebel und/oder an getriebeinternen Stellmitteln, wie beispielsweise einer zentralen Schaltwelle oder Schaltstange, angelenkt und diese detektieren, beispielsweise die Lage und/oder die Geschwindigkeit dieser Bauteile. Weiterhin kann ein Lasthebelsensor 31 am Lasthebel 30, wie z. B. an einem Gaspedal, angeordnet sein, welcher die Lasthebelposition detektiert. Ein weiterer Sensor 32 kann als Leerlaufschalter fungieren, d. h. bei betätigtem Lasthebel 30 bzw. Gaspedal ist dieser Leerlaufschalter 32 eingeschaltet und bei nicht betätigtem Lasthebel 30 ist er ausgeschaltet, so dass durch diese digitale Information erkannt werden kann, ob der Lasthebel 30 betätigt wird. Der Lasthebelsensor 31 detektiert den Grad der Betätigung des Lasthebels 30.

Die Fig. 1 zeigt neben dem Lasthebel 30 und den damit in Verbindung stehenden Sensoren ein Bremsenbetätigungselement 40 zur Betätigung der Betriebsbremse oder der Feststellbremse, wie z. B. ein Bremspedal, einen Handbremshebel oder ein hand- oder fußbetätigtes Betätigungselement der Feststellbremse. Zumindest ein Sensor 41 ist an dem Betätigungselement 40 angeordnet und überwacht dessen Betätigung. Der Sensor 41 ist beispielsweise als digitaler Sensor, wie z. B. als Schalter, ausgestaltet, wobei dieser detektiert, dass das Bremsenbetätigungselement 40 betätigt oder nicht betätigt ist. Mit dem Sensor 41 kann eine Signaleinrichtung, wie z. B. eine Bremsleuchte, in Signalverbindung stehen, welche signalisiert, dass die Bremse betätigt ist. Dies kann sowohl für die Betriebsbremse als auch für die Feststellbremse erfolgen. Der Sensor 41 kann jedoch auch als analoger Sensor ausgestaltet sein, wobei ein solcher Sensor, wie beispielsweise ein Potentiometer, den Grad der Betätigung des Bremsenbetätigungselementes 41 ermittelt. Auch dieser Sensor kann mit einer Signaleinrichtung in Signalverbindung stehen.

Es hat sich gezeigt, dass unnötige Stellbewegungen eines Stellorgans, wie z. B. eines Lagereglers eines Kupplungssteller eines automatisierten Schaltgetriebes (ASG) und/oder einer automatisierten Kupplung vermieden werden sollten.

Diese unnötigen Stellbewegungen können z. B. dadurch bedingt sein, dass die Hysterese eines Ausrücksystems nicht zu einer Veränderung eines Kupplungsmomentes führt.

Es hat sich des weiteren gezeigt, dass beispielsweise von der Bewegungsrichtung abhängige Umschaltvorgänge bei der Hysterese des Lagerreglers dazu geeignet sind. Vorzugsweise kann eine Wiedereinschalt-Hysterese des Lagereglers z. B. abhängig von einer letzten Bewegungsrichtung zwischen zwei Parametersätzen oder dgl. umgeschaltet werden.

Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass beispielsweise zwischen der letzten und der aktuellen Soll-Position des Kupplungsstellers eine Richtungsumkehr vorgesehen wird. Somit kann eine größere Hysterese für das Einschalten des Motors vorgesehen werden, ohne in vorteilhafter Weise einen Komfortverlust hinnehmen zu müssen. Die Einschalthäufigkeit des Kupplungsstellers kann dabei z. B. im Bereich der Momentennachführung stark reduziert werden. Selbstverständlich sind auch andere geeignete Maßnahmen denkbar, welche unnötige Stellbewegungen vermeiden.

Insbesondere ist es gemäß der hier vorgestellten Erfindung möglich, eine von der Weghysterese abhängige Kupplungsbetätigung vorzusehen, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist. Danach kann die Kupplung z. B. nach einer Betätigung in Richtung der Schließposition wieder ein Stück weit geöffnet werden. Dabei kommen jedoch lediglich Bewegungen des Kupplungsstellers an der Kupplung an, welche größer als die vorliegende Hysterese sind. Dadurch kann jede Bewegung des Kupplungsstellers, welche kleiner als die Hysterese ist, in vorteilhafter Weise entfallen, ohne dass sich dadurch die Qualität der Kupplungsansteuerung vermindert, wie dies in Fig. 2 mit (1) bezeichnet ist.

Des weiteren kann die Kupplung nach Betätigung in Richtung einer Öffnungsposition weiter geöffnet werden, wie dies in Fig. 2 mit (2) angedeutet ist. Dabei können bereits sehr kleine Bewegungen des Kupplungsstellers an die Kupplung weitergegeben werden. Die Größe der Wiedereinschalt-Hysterese hängt somit vom Bezug der neuen Bewegungsrichtung zur letzten Bewegungsrichtung des Kupplungsstellers ab.

Eine nächste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Verbesserung des Wirkungsgrades insbesondere eines Elektromotors betreffen. Es hat sich gezeigt, dass Verbesserungen des Wirkungsgrades von Elektromotoren vorzugsweise zum Einsatz bei automatisierten Schaltgetrieben, bei automatisierten Kupplungen bei Starter-Generatoren und/oder Hybridgetrieben vorteilhaft sind.

Für Fahrantriebe werden möglichst hohe Wirkungsgrade von Elektromaschinen verlangt. Es hat sich gezeigt, dass ein Großteil der Verluste bei den Elektromaschinen bzw. Elektromotoren insbesondere von Wirbelströmen im Eisenkern herrühren. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades können z. B. Blechpakete und/oder Folienpakete verwendet werden, welche insbesondere aus Fertigungstechnischen Gründen und aus Gründen der Handhabung lediglich eine Dicke von bis zu 0,2 mm aufweisen.

Es hat sich gezeigt, dass ein Fertigungsverfahren, welches Blechdicken im Bereich von 1/100 mm ermöglicht, den Wirkungsgrad der Elektromaschine erheblich erhöht. Bei diesem Fertigungsverfahren können zudem die Herstellungskosten verringert und Handhabungsprobleme vermieden werden.

Derartige beispielsweise metallische Folienpakete bzw. Blechpakete können auch in der Dichtungstechnik verwendet werden, um eine feinere Abstimmung der Dichtungsstärke einzelner Dichtungsschichten vorzunehmen.

Eine andere Ausgestaltung kann vorsehen, dass z. B. ein Schaltservo auch ohne Kupplungsautomatisierung verwendet werden kann. Insbesondere kann der Schaltservo auch für ein automatisiertes Schaltgetriebe und/oder für eine automatisierte Kupplung entwickelt und verwendet werden.

Um ein Herausnehmen eines Ganges z. B. bei geschlossener Kupplung nicht zu unterstützen, sollte der Zustand der Kupplung (offen/geschlossen) bekannt sein, ohne dass dazu weitere Sensoren oder dgl. erforderlich sind.

Dabei ist es von Vorteil, wenn bei einer möglichen Komfortvariante des Schaltservos eine Gangerkennung durchgeführt wird, wie sie z. B. bei einem elektronischen Kupplungsmanagement vorgesehen ist. Darüber hinaus kann, wie auch beim elektronischen Kupplungsmanagement, beispielsweise aus der Raddrehzahl, welche z. B. aus dem Antiblockiersystem geliefert werden kann, die Getriebeeingangsdrehzahl berechnet und vorzugsweise mit der Motordrehzahl verglichen werden.

Wenn an der Kupplung keine Differenzdrehzahl vorliegt, kann dies z. B. daran liegen, dass die Kupplung geschlossen ist. Des weiteren gibt es die Möglichkeit, dass der Motor und das Getriebe bei geöffneter Kupplung zufälligerweise den Synchronpunkt erreicht haben.

Bei geschlossener Kupplung sollte ein Herausnehmen des Ganges nicht unterstützt werden, um eine Beschädigung beispielsweise der Verzahnung des Getriebes zu vermeiden. Insbesondere durch die nun erhöhten Betätigungskräfte, welche erforderlich sind, erhält der Fahrer einen Hinweis auf das von ihm verursachte Fehlverhalten.

Bei einem zufälligen Synchronlauf an der Kupplung, bei dem fälschlicher Weise ein Erkennen einer geschlossenen Kupplung vorliegt, lässt sich durch das sehr geringe Schleppmoment am Getriebe der Gang auch ohne Servounterstützung leicht herausnehmen. Selbstverständlich kann das Erkennen des Kupplungszustandes auch durch andere geeignete Maßnahmen durchgeführt werden.

Eine andere Variante der hier vorgestellten Erfindung kann einen Aktor oder dgl. betreffen, welcher beispielsweise die Motorbremskupplung und die Anfahrkupplung in einem Momentenwandlersystem gemeinsam betätigt. Vorzugsweise kann die Motorbremskupplung in das Schwungrad, in die Anfahrkupplung und/oder in die Eingangswelle integriert werden. Selbstverständlich sind auch andere konstruktive Anordnungen denkbar.

Es hat sich gezeigt, dass die Anfahrkupplung während eines Synchronisationsvorganges geschlossen bleibt, während die Motorbremse betätigt wird. Auch z. B. bei Rückschaltvorgängen kann die Anfahrkupplung geschlossen bleiben, sodass der Motor die Eingangswelle synchronisieren kann.

Bei der hier vorgestellten Erfindung können insbesondere folgende Vorteile festgestellt werden:

- Kürzere Zugkraftunterbrechung als bei konventionellen automatisierten Schaltgetrieben, selbst bei extremen Hochschaltvorgängen unter 200 ms.
- Geringes Volumen der Bremskupplung, da die Wärmemenge ca. 20% von der Anfahrkupplung.
- Reibpaarungen, wie z. B. bei Trockenkupplungen, da eine etwa gleich Synchronleistung vorliegt.
- Unkomfortable Fahrzeugbeschleunigungen während der Synchronisierung werden vermieden.
- Nach Einlegen des Ganges ist ein Angleich der Motordrehzahl nicht erforderlich.
- Potential für höheren Komfort beim sogenannten Einspuren des Ganges.
- Der Startergenerator kann auf einfachste Weise integriert werden und komplettiert das System darüber hinaus.
- Keine zusätzlichen Sensoren, wie z. B. für die Abtriebsdrehzahl und/oder die Motordrehzahl sind erforderlich, da diese vorgegeben werden.

Es ist z. B. möglich, dass bei einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG) eine Zentralsynchronisation vorgesehen ist. Dabei kann, z. B. bei geöffneter Kupplung, die Zentralsynchronisation die Getriebeeingangswelle derart abbremsen bzw. beschleunigen, dass eine Synchrondrehzahl erreicht wird. Zum Abbremsen der Eingangswelle kann die Zentralsynchronisierung z. B. als Reibkupplung oder dgl. gegen das Gehäuse wirken und zum Beschleunigen der Eingangswelle kann die Zentralsynchronisierung beispielsweise als Reibkupplung oder dgl. am abtreibenden Zahnrad, z. B. des höchsten Ganges, wirken.

Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass bei geöffneter Kupplung, z. B. mit dem Kupplungsaktor, eine Bremse oder dgl. für die Eingangswelle betätigt wird. Insbesondere bei Rückschaltvorgängen kann die Kupplung geschlossen bleiben und der Verbrennungsmotor kann die Eingangswelle dann mit beschleunigen.

Es hat sich bei den beiden vorgenannten Möglichkeiten jedoch gezeigt, dass ein Drehzahlsensor für die Eingangswelle vorteilhaft ist. Dies liegt daran, dass die Eingangswelle während des Abbremsens weder mit dem Motor, noch mit dem Antriebsstrang verbunden ist. Die Drehzahl muss jedoch auf die Abtriebsdrehzahl eingeregelt werden.

Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die Schaltzeit oder der Schaltkomfort je nach Auslegung, insbesondere bei Hochschaltvorgängen, beeinflusst wird. Es ist zwar möglich, dass die Eingangswelle schnell auf die niedrigere Drehzahl abgebremst und dann der Gang eingelegt wird, jedoch fällt die Drehzahl des Verbrennungsmotors dabei nicht so schnell ab, wie dies gewünscht ist. Um dies zu verhindern, kann z. B. gewartet werden bis die Motordrehzahl auf ein geeignetes Niveau gefallen ist und danach kann die Anfahrkupplung geschlossen werden. Des weiteren ist denkbar, das die Kupplung geschlossen wird und hierdurch ein möglicherweise unerwünschtes Moment auf den Antriebsstrang wirkt, wie z. B. bei Rückschaltvorgängen zum Bremsen.

Insbesondere bei Nutzfahrzeugen hat sich bei automatisierten Schaltgetrieben gezeigt, das eine Synchronisierung nicht immer erforderlich ist. Dabei wird die Kupplung lediglich zum Anfahren genutzt. Die Kupplung kann somit bei Schaltvorgängen geschlossen bleiben. Es ist dabei möglich, dass die Drehzahl der Eingangswelle über den Motor eingeregelt wird. Um auch bei Hochschaltvorgängen die Motordrehzahl geeignet zu senken, kann bei diesem Konzept eine z. B. dafür in den Motor integrierte Bremse vorgesehen sein. Eine derartige Lösung kann unter Umständen auch bei Personenkraftfahrzeugen eingesetzt werden.

Bei einem automatisierten Schaltgetriebe mit Motorbremskupplung treten ebenfalls die eingangs genannten Vorteile auf. Dabei besteht die Kupplung insbesondere aus zwei Teilen und erfüllt die Funktionen einer Anfahrkupplung und einer Motorbremse, welche gegen das Gehäuse bei geschlossener Anfahrkupplung wirkt. Die Motorbremse kann z. B. in das Schwungrad und/oder in die Kupplung integriert sein. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, dass die Kupplung und die Motorbremse von einem gemeinsamen Aktor betätigt wird. Ein derartiges automatisiertes Schaltgetriebe mit Motorbremskupplung ist schematisch in Fig. 3 dargestellt.

Das Getriebe weist bei dieser Ausgestaltung der Erfindung keine Synchronisierung auf, d. h., die Schaltelemente sind z. B. formschlüssig und brauchen deshalb keine Reibkupplungen. Die Schaltelemente können über wenigstens einen Aktor betätigt werden. Die Drehzahl der Getriebeeingangswelle ist durch die Motordrehzahl vorgegeben, sodass in vorteilhafter Weise kein zusätzlicher Drehzahlsensor im Getriebe erforderlich ist.

In Fig. 4 ist ein Rückschaltvorgang mit aktiver Motorsynchronisierung schematisch dargestellt. Dabei werden die einzelnen Phasen des Rückschaltvorganges verdeutlicht, wobei diese mögliche Ausgestaltung die 5 folgenden Phasen der Rückschaltung umfasst:

1. Rücknahme des Motormoments, wobei die Kupplung geschlossen bleibt.
2. Kurz bevor das Motormoment M_Motor etwa den Wert 0 erreicht, kann der Schaltaktor die formschlüssige Kupplung des Schaltelementes öffnen, wie dies durch den Verlauf durch s_Schalt deutlich wird.
3. Der Motor kann die geschlossene Kupplung und die Eingangswelle beschleunigen.
4. Wenn die Motordrehzahl etwa gleich der Synchrondrehzahl ist, kann der Schaltaktor das formschlüssige Schaltelement des einzulegenden Ganges schließen, wobei die Kupplung ev. geöffnet bleibt.
5. Das Motormoment wird wieder abgebaut.

Selbstverständlich können auch andere Phasen bei einem Rückschaltvorgang vorgesehen werden.

In Fig. 5 wird ein Hochschaltvorgang mit einer Motorbremse schematisch dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung sind vorzugsweise 6 Phasen der Hochschaltung vorgesehen, welche durch die in Fig. 5 angedeuteten Verläufe verdeutlicht werden:

1. Rücknahme des Motormomentes, wobei die Kupplung geschlossen bleibt.
2. Kurz bevor das Motormoment etwa den Wert 0 erreicht, kann der Schaltaktor die formschlüssige Kupplung des Schaltelementes öffnen.
3. Der Kupplungsaktor betätigt die Motorbremse.
4. Der Motor bremst sich selbst, wobei dies durch die Motorbremse unterstützt werden kann. Die geschlossene Kupplung und die Eingangswelle werden dabei mit abgebremst.
5. Wenn die Motordrehzahl etwa gleich der Synchrondrehzahl ist, schließt der Schaltaktor die formschlüssige Kupplung des einzulegenden Ganges, wobei die Kupplung dabei ev. geöffnet wird.
6. Das Motormoment wird wieder aufgebaut.

Selbstverständlich können auch bei dieser Ausgestaltung andere Phasen zur Hochschaltung vorgesehen sein.

In Fig. 6 ist ein charakteristisches Zusammenwirken der Kupplung, der Motorbremse und des Aktors schematisch dargestellt, wobei hier die Momente der Kupplung und der Motorbremse über den Aktorweg angedeutet werden. Die Motorbremse kann vorzugsweise dann betätigt werden, wenn die Anfahrkupplung geschlossen ist. Dies bedeutet, dass der Aktor z. B. einen Ausrücker von den Tellerfederzungen abhebt, sodass die Kupplung geschlossen ist, und in der Rückbewegung bzw. im Rückhub die Motorbremse betätigt.

Bei der Untersuchung der Synchronisationszeiten insbesondere bei Rückschaltvorgängen hat sich z. B. gezeigt, dass die Motorwinkelbeschleunigung Werte von etwa 400 RAD/S² bis 1400 RAD/S² erreichen kann. Insbesondere bei 3- Zylindermotoren, welche eine geringe Dynamik entwickeln, kann im Extremfall der Wert der Winkelbeschleunigung bis etwa auf 400 RAD/S² absinken. Bei Motoren mit hoher und mittlerer Dynamik sind selbst im Extremfall Werte der Zugkraftunterbrechungen weit unter 300 ms üblich. Bei Motoren mit sehr geringer Dynamik können unter Extrembedingungen auch derartige Werte für die Zugkraftunterbrechungen erreicht werden.

Bei der Untersuchung der Synchronisationszeiten, insbesondere für Hochschaltvorgänge, kann es vorkommen, dass das Motorschleppmoment nicht ausreicht, um den Motor bei Hochschaltvorgängen zu Synchronisieren. Deshalb ist der Einsatz der Motorbremse bei Hochschaltvorgängen, wie es bei der hier vorgestellten Erfindung vorgesehen ist, besonders vorteilhaft. Im folgenden kann eine Gleichung angegeben werden, durch welche für Hochschaltvorgänge die Synchronisierzeit berechnet werden kann:

Die Gleichung verdeutlicht, dass die Synchronisierzeit proportional zur Eingangsdrehzahl, zur Massenträgheit und zum Gangsprung ist, wobei die Synchronisierzeit jedoch umgekehrt proportional zum wirkenden Moment ist. Demzufolge ergibt sich die größte Synchronisierzeit bei größten Drehzahlen, größtem Gangsprung, größter Massenträgheit und kleinstem Moment.

In Fig. 7 wird eine beispielhafte Berechnung der Synchronisierzeit mit größtem Gangsprung (Gang 1-2 = 1,9) und mit größter Massenträgheit in dieser Motorenklasse (J_mot = 0,2) dargestellt. Dabei werden die Synchronisationszeiten für den größten Gangsprung und die größte Massenträgheit in dieser Motorenklasse angedeutet. Wie gemäß der vorgenannten Gleichung zur Berechnung der Synchronisierzeit zu erwarten war, steigen die Synchronisationszeiten mit der Drehzahl an und sind je kleiner desto größer das Moment ist, wie dies in Fig. 7 angedeutet ist.

Das dargestellte Moment ist die Summe aller Bremsmomente, wobei sich das Bremsmoment aus dem Schleppmoment, dem Kupplungsbremsmoment und dem Schleppmoment des Getriebes zusammensetzt kann. Selbstverständlich können auch andere Momentenanteile bei dem Bremsmoment berücksichtigt werden, wobei die vorliegende Ausgestaltung davon ausgeht, dass das Schleppmoment des Getriebes bei diesen Größenordnungen vernachlässigbar ist und somit nicht weiter berücksichtigt wird.

Es hat sich gezeigt, das bei extremer Fahrweise erst bei höchster Motordrehzahl hochgeschaltet wird, sodass sich der kritische Fall auf das Hochschalten bei 6000 1/min reduzieren lässt. Eine Ausnahme kann hier bei Dieselmotoren gebildet werden, welche auf Grund ihrer Motorcharakteristik schon bei ca. 5000 1/min ihre höchste Drehzahl erreichen können.

Die graphische Darstellung in Fig. 7 der berechneten Synchronisationszeiten ist für einen Motor mit geringster Dynamik durchgeführt worden, und stellt somit nur das gesamte Bremsmoment dar.

In Fig. 8 sind nun motorspezifische Größen und das explizite Kupplungsbremsmoment bei der Berechnung mit eingeflossen. Insbesondere erfolgt die Berechnung bei höchster Drehzahl (6000 1/min) und größtem Gangsprung (1,9). Bei der graphischen Darstellung der Synchronisationszeiten bei Hochschaltvorgängen in Fig. 8 wurden folgende Motordaten zur Grundlage genommen:

Bei der Berechnung der Synchronisationszeit für Hochschaltvorgänge, welche in Fig. 8 graphisch dargestellt sind, wird deutlich, dass ein erheblicher Einfluss der Motordynamik (Trägheit und Schleppmoment) auf das benötigte Kupplungsmoment vorliegt. Bei einer Synchronisierzeit von etwa 200 ms ist ein Kupplungsmoment von etwa 170 bis 280 Nm erforderlich. Die Momente der Bremskupplung liegen somit in der Größenordnung von Anfahrkupplungen. Das die Synchronisierzeit nicht proportional zum Kupplungsmoment ist, liegt insbesondere an dem Momentenanteil des Motorschleppmomentes. Betrachtet man folgende Gleichung

zeigt sich, dass der Einfluss des Motorschleppmomentes bei kleinen Kupplungsmomenten relativ groß ist und sich mit größer werdenden Kupplungsmomenten verringert.

Zur Beurteilung der Synchronisationsarbeit der Motorbremskupplung kann in vorteilhafter Weise die Anfahrkupplung zum Vergleich herangezogen werden. Zur Berechnung der Synchronisationsarbeit bei Beschleunigung von Massen mit konstanten Moment kann folgende Gleichung gelten:

Daraus folgt, dass die zu verrichtende Synchronisationsarbeit W lediglich von der Drehzahldifferenz und den zu beschleunigenden Massen abhängig ist. Des weiteren lässt sich erkennen, dass der Energieeintrag in die Anfahrkupplung wesentlich größer, ist als in die Bremskupplung. Dies deshalb, weil die Anfahrkupplung etwa eine zwei- bis dreifache Massenträgheit zu beschleunigen und darüber hinaus größere Drehzahldifferenzen angleichen hat, wobei die Drehzahldifferenz möglicher Weise exponentiell eingehen kann.

Für die Anfahrkupplung und die Motorbremskupplung sind im folgenden jeweils extreme Fallgestaltungen berechnet worden:

Nach den obigen Berechnungen, welche in der Tabelle dargestellt sind, wird deutlich, dass die Motorbremskupplung nur etwa 1/10 der Energie der Anfahrkupplung aufnehmen muss. Es muss jedoch beachtet werden, dass während der Fahrzeugbeschleunigung bei einer Anfahrt mehrere Schaltvorgänge folgen. Deshalb ist es von Vorteil, wenn gemäß der hier vorgestellten Erfindung berechnet wird, wie groß die Gesamtenergie bei einer Volllastbeschleunigung durch sämtliche Gänge ist. Eine derartige Rechnung, bei der der Energieeintrag in die Motorbremskupplung während einer Volllastbeschleunigung ermittelt wird, ist in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.

Die Berechnungen aus der obigen Tabelle zeigen, dass die Motorbremskupplung während der 4 extremen Schaltvorgänge nur etwa 20% der Reibarbeit, welche die Anfahrkupplung aufbringt, erbringen muss.

Die Wärmemenge, welche durch die Reibarbeit an der Kupplung entsteht, wird z. B. durch Konvektion und Wärmestrahlung über einen längeren Zeitraum abgebaut. Deshalb muss diese Wärmemenge in der Kupplung zwischen gespeichert werden, ohne dass dabei die verwendeten Werkstoffe der einzelnen Komponenten überhitzt werden. Aus diesem Grunde ist die von der Kupplung aufzunehmende Reibarbeit eine bestimmende Größe für die Auslegung der Kupplung. Demzufolge ist es besonders vorteilhaft, wenn als Motorbremskupplung eine Trockenkupplung verwendet wird, da diese insbesondere aus energetischen Gründen wesentlich leichter und kompakter als eine Anfahrkupplung ist. Selbstverständlich sind als Motorbremskupplung auch andere geeignete Kupplungssysteme einsetzbar.

Es hat sich gezeigt, dass bei der Bestimmung der Synchronisationsleistung der Bremskupplung die flächenspezifische Reibleistung eine bestimmende Größe für die Oberflächentemperaturen von Reibkupplungen ist, die auch die Auswahl von entsprechenden Reibpaarungen bestimmen. Im weiteren werden die Reibleistungen von der Anfahr- und der Motorbremskupplung verglichen werden, um daraus Rückschlüsse zur Verwendbarkeit von entsprechenden Werkstoffen abzuleiten. Dazu wird die Reibleistung nach folgender Gleichung ermittelt:

P = M.Δ ≙_(t)

Daraus ergeben sich für bestimmte Extremfälle folgende Werte für die Reibleistung:
Anfahrkupplung bei einem sogenannten Knallstart:
P = 400 Nm.628,3 rad/s = 251 kW
Motorbremskupplung:
P = 280 Nm.628,3 rad/s = 176 kW

Die Drehzahldifferenz entspricht in beiden vorgenannten Fällen der maximalen Motordrehzahl, welche üblicher Weise bei 6000 1/min liegt. Bei einem sogenannten Knallstart steht der Abtriebsstrang während der Motor seine höchste Drehzahl aufweist. Bei dem extremen Hochschaltvorgang muss der Motor von seiner höchsten Drehzahl gegenüber dem stehenden Gehäuse abgebremst werden.

Demzufolge beträgt die maximale Reibleistung der Motorbremskupplung etwa 70% der Reibleistung der Anfahrkupplung. Daraus ergibt sich, dass für gleiche Reibpaarungen bei der Motorbremskupplung eine höhere Flächenpressung möglich ist und somit kleinere Flächen bei der Motorbremse benötigt werden.

Nachfolgend sollen Hochschaltvorgänge hinsichtlich ihres Komforts und somit hinsichtlich der Wirkung der Motorbremse beurteilt werden. Die folgenden Kriterien können zur Beurteilung des Synchronisierens herangezogen werden:

- Synchronisationszeit,
- Fahrzeugbeschleunigung,
- Geräusche.

Selbstverständlich können auch andere geeignete Kriterien herangezogen werden.

Hinsichtlich der Synchronisierungszeit bei Hochschaltvorgängen hat sich gezeigt, dass selbst unter extremsten Bedingungen eine Zugkraftunterbrechung von 250 ms möglich ist. Eine derartige Zugkraftunterbrechung ist insbesondere bei automatisieren Schaltgetrieben optimal. Insbesondere durch die hier vorgestellte Erfindung können bei derartigen Zugkraftunterbrechungen Komfortverluste bei den Schaltvorgängen vermieden werden. Bei automatisierten Schaltgetrieben mit einer Motorbremse sind Zugkraftunterbrechungen möglich, die auch unter dem Wert von 250 ms liegen. Eine Grenze könnte durch die Reibleistung, die Kräfte die auf die Motorlagerung wirken, und die Regelbarkeit der Drehzahl gegeben sein.

Es hat sich gezeigt, dass die Fahrzeugbeschleunigung bei Hochschaltvorgängen hinsichtlich des Momentenabbaus und des Momentenaufbaus eine entscheidende Rolle auf das Komfortempfinden des Fahrers bildet. Es hat sich insbesondere bei Schaltgetrieben mit Synchronisierungen gezeigt, dass diese sich mittels der Synchronisationskupplungen am Antriebsstrang abstützen. Somit wird der Antriebsstrang aufgezogen und der Fahrer spürt die Synchronisierung deutlich als Längsbeschleunigung. Das Synchronisierungsmoment kann z. B. bei einem Schaltvorgang von dem 1. in den 2. Gang bezogen auf den Getriebeeingang etwa bei 20 bis 40 Nm liegen.

Bei einem gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehenen automatisierten Schaltgetriebe mit Motorbremskupplung wirken in vorteilhafter Weise während der Synchronisation keine Momente auf den Antriebsstrang. Die Bremskupplung kann sich in diesem Fall gegen das Motor- oder Getriebegehäuse abstützen. Somit wird das Moment gegenüber dem Motorlagern abgestützt. Dadurch erfährt das Fahrzeug keine Längsbeschleunigung, welches sich in vorteilhafter Weise auf das Komfortempfinden des Fahrers positiv auswirkt.

Bei dem automatisierten Schaltgetriebe mit Motorbremskupplung ist der Schließvorgang der formschlüssigen Schaltkupplung entscheidend, da die Güte der Drehzahlregelung komfortbestimmend ist. Um bei einem sogenannten Einspuren keine Momentensprünge auf den Antriebsstrang zu erzeugen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Drehzahl der Schaltkupplungen sehr genau synchronisiert wird. Demzufolge ist zur Drehzahlregelung eine sehr genaue Abstimmung der Motormomente mit den Kupplungsmomenten erforderlich.

Insbesondere der Einsatz des automatisierten Schaltgetriebes mit Motorbremskupplung bei Nutzfahrzeugen hat gezeigt, dass der Fahrkomfort optimiert wird. Durch den Einsatz von automatisierten Schaltgetrieben mit Motorbremskupplung kann die Drehzahldifferenz derart gesteuert werden, das ein höheres Potential für den Schaltkomfort bei diesen Fahrzeugen besteht. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass die Motordrehzahl nach dem Einspuren nicht mehr synchronisiert werden muss. Somit können dynamische Effekte beim Schließen der Kupplung in vorteilhafter Weise vermieden werden.

Bei Schaltvorgängen bei stehendem Fahrzeug können zumindest folgende Fälle auftreten:

- Das Fahrzeug bremst ab und der Antriebsstrang kommt zum Stehen. Danach kann der Motor die Eingangswelle nicht auf eine Drehzahl = 0 herunter bremsen, um den Gang einzulegen.
- Das Fahrzeug steht und die Kupplung ist geöffnet. Die Eingangswelle dreht sich auf Grund des Schleppmomentes der Anfahrkupplung.

Gemäß der hier vorgestellten Erfindung können die vorgenannten Fälle bzw. Szenarien wie folgt gelöst werden:

1. SW: Während des Abbremsens kurz bevor die kritische Drehzahl erreicht wird, kann der Anfahrgang eingelegt und die Anfahrkupplung geöffnet werden, wie dies auch sonst der Fall ist.
2. HW: Eine Synchronisation des 1. Ganges wird durchgeführt.
3. HW: Der Startergenerator regelt die Eingangswellendrehzahl unterhalb der Motordrehzahl.
4. HW: Es wir ein zusätzliches drehzahlabhängiges Schleppmoment auf die Eingangswelle aufgebracht.

Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten bzw. Maßnahmen denkbar, die zum Durchführen eins Schaltvorganges bei stehenden Fahrzeug eingesetzt werden können. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des Startergenerators.

Bei der Beurteilung der Wirkung des so genannten ZMS ist zu beachten, dass während des Synchronisierens die Getriebeeingangsdrehzahl mit einem Drehzahlsensor des Motors gemessen wird. Durch eventuell vorliegende Drehzahldifferenzen zwischen den Primär- und Sekundärmaßen kann die Drehzahlmessung verfälscht werden. Demnach sollte die Dynamik des ZMS geeignet beeinflusst werden, um negative Auswirkungen zu vermeiden. Sollten diese Drehzahldifferenzen keinen Einfluss auf die Dynamik des ZMS haben, können zusätzliche Maßnahmen vermieden werden.

Insbesondere zu den Geräusche bei Hochschaltvorgänge ist zu erwähnen, dass die trocken laufenden Kupplungen selbst Geräusche erzeugen, welche den Geräuschen beim Anfahrvorgang entsprechen. Demzufolge sind keine zusätzlichen Geräusche zu erwarten.

Des weiteren sind auch bei der Motorlagerung auf Grund von eventuellen Stützkräften keine zusätzlichen Geräuschentwicklungen zu erwarten. Entscheiden ist, wie auch bei den konventionellen Schaltgetrieben, die Geräusche beim Einspuren der formschlüssigen Schaltkupplung. Festzustellen ist, dass das Einspurgeräusch abhängig von der Güte der Drehzahlenregelung ist. Durch die optimale Drehzahlregelung gemäß der hier vorgestellten Erfindung, welche die Einspurdrehzahl durch eine geeignete Steuerung bestimmt, ist hier eine erhebliche Komfortverbesserung im Gegensatz zu konventionellen Schaltgetrieben möglich.

Hinsichtlich einer möglichen Anordnung der Motorbremskupplung sind verschiedene Positionen denkbar. Während der Synchronisierung ist die Anfahrkupplung vorzugsweise geschlossen.

In Fig. 9 ist eine mögliche konstruktive Ausgestaltung einer Motorbremskupplung gezeigt, wobei dies durch eine schematische Darstellung des Antriebsstranges verdeutlicht wird. Die Bremseinrichtung ist bei dieser Ausgestaltung motorseitig vorgesehen. Dabei ist es möglich, dass die Bremseinrichtung an dem Schwungrad angeordnet ist. Des weiteren ist denkbar, dass eine geeignete Kupplungseinrichtung gegen den Motorblock der Kupplungsglocke vorgesehen ist.

Eine andere Ausgestaltung einer Motorbremskupplung ist in Fig. 10 schematisch dargestellt. Dort ist eine Bremseinrichtung im Bereich der Getriebeeingangsseite vorgesehen. Demnach wird die Bremseinrichtung der Getriebeeingangswelle gegenüber der Kupplungsglocke oder dem Getriebe vorgesehen. Es ist auch möglich, dass die Bremseinrichtung gegenüber dem Gehäuse vorgesehen ist. Dabei ist es denkbar, dass die Motorbremskupplung beispielsweise als Nasskupplung in das Getriebe integriert ist. Selbstverständlich können auch andere geeignete konstruktive Ausgestaltungen im Bereich der Getriebeeingangsseite vorgesehen sein.

Eine andere Ausgestaltung der hier vorgestellten Erfindung kann vorsehen, dass das automatisierte Schaltgetriebe mit einer Motorbremskupplung und einem Startergenerator kombiniert wird.

Es hat sich gezeigt, dass der Startergenerator auf Grund der großen Motormasse den Synchronvorgang kaum unterstützen kann. Jedoch kann der Startergenerator in vorteilhafter Weise seine eigene Trägheit derart beschleunigen, dass keine zusätzliche Belastung für die Motorsynchronisation und die Motorbremse gegeben ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Startergenerator auf die Eingangswelle wirkt. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungen denkbar. Wenn der Startergenerator auf die Getriebeeingangswelle wirkt kann ein Generatorbetrieb auch bei ausgeschalteten Motor durchgeführt werden. Darüber hinaus ist bei dieser Anordnung auch ein Impulsstart möglich.

In den Fig. 11 bis 14 werden mögliche Anordnungen des Startergenerators bei einem automatischen Schaltgetriebe mit Motorbremskupplung schematisch dargestellt.

In Fig. 11 ist der Startergenerator an der Motorwelle vorgesehen, wobei die Motorbremskupplung motorseitig angeordnet ist. In Fig. 12 ist der Startergenerator an der Eingangswelle und die Motorbremskupplung motorseitig vorgesehen. In Fig. 13 ist der Startergenerator an der Motorwelle und die Motorbremskupplung getriebeseitig vorgesehen. In Fig. 14 ist der Startergenerator an der Eingangswelle und die Motorbremswelle getriebeseitig vorgesehen. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen des Startergenerators und/oder der Motorbremskupplung möglich.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass bei erfindungsgemäßen Ausgestaltungen vorzugsweise ein gemeinsamer Aktor für die Anfahrkupplung und die Motorbremskupplung vorgesehen wird. Für das Betätigen der formschlüssigen Kupplung des Schaltelementes kann wenigstens ein Schaltaktor vorgesehen werden. Bei dem hier vorgesehen System kann das Getriebe mit formschlüssigen Schaltkupplungen ausgerüstet sein. Darüber hinaus kann das System ein E-Gas, eine elektronische Steuerung und/oder wenigstens einen Schalthebel für ein Manuell- und Automatikprogramm mit Winter- und Sportprogramm umfassen. Vorzugsweise kann das System auch einen Startergenerator umfassen.

Für die Aktorik der Kupplungen und Schaltungen kann vorgesehen sein, das diese elektromotorisch, hydraulisch, pneumatisch und/oder mit Magnetaktoren betrieben werden.

Die Motorbremskupplung kann in dem Schwungrad, in der ZMS, in der Kupplung und/oder in der Eingangswelle des Getriebes integriert sein. Die bei dem System verwendete Bremskupplung kann als Nass- oder Trockenkupplung, als Planar- oder Kegelkupplung und/oder als Einfach- oder Mehrfachkupplung ausgeführt sein. Es ist auch möglich, das als Bremskupplung z. B. metallische Reibflächen an dem Motor- oder Getriebegehäuse vorgesehen sind.

Die Weg- und Kraftsensorik des Systems kann an dem Ausrücker, in dem Aktor und/oder in dem Motor vorgesehen sein. Die Drehzahlregelung des Systems während der Synchronisation kann durch den Verbrennungsmotor, die Bremskupplung und/oder durch den Startergenerator durchgeführt werden.

Als Übersicht zu automatisierten Vorgelegegetriebe kann die in der Fig. 27 dargestellte Tabelle dienen:

In Fig. 15 ist ein Teillastschaltgetriebe mit einem Schaltaktor dargestellt. Des weiteren sind als Getriebekomponenten zwei Wellen, eine Anfahrkupplung, eine Motorbremse im Getriebe, ein Drehzahlaufnehmer im Motor und ein Drehzahlaufnehmer im Getriebeausgang vorgesehen. Als Aktoren sind ein gemeinsamer Kupplungsaktor für das Anfahren und für die Motorbremse vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Schaltaktor mit Verteilergetriebe dargestellt.

In Fig. 16 ist ein Teil-Lastschaltgetriebe mit zwei Schaltaktoren schematisch dargestellt. Als Getriebekomponenten sind zwei Wellen, eine Anfahrkupplung, eine Motorbremse im Getriebe, ein Drehzahlaufnehmer im Motor und ein Drehzahlaufnehmer im Getriebeausgang vorgesehen.

Als Aktoren ist ein gemeinsamer Kupplungsaktor für das Anfahren und für die Motorbremse sowie zwei Schaltaktoren mit Verteilergetriebe vorgesehen.

In Fig. 17 ist ein Teil-Lastschaltgetriebe mit mehreren Schaltaktoren schematisch dargestellt. Als Getriebekomponenten sind zwei Wellen, eine Anfahrkupplung, eine Motorbremse im Getriebe, ein Drehzahlaufnehmer im Motor und ein Drehzahlaufnehmer am Getriebeausgang vorgesehen. Als Aktoren ist ein Kupplungsaktor für das Anfahren und für die Motorbremse sowie mehrere Schaltaktoren vorgesehen.

In Fig. 18 ist ebenfalls ein Teil-Lastschaltgetriebe schematisch dargestellt. Als Getriebekomponenten sind zwei Wellen, eine Anfahrkupplung, eine Motorbremse gegen den Abtriebsstrang, ein Drehzahlaufnehmer im Motor und ein Drehzahlaufnehmer am Getriebeausgang vorgesehen. Als Aktoren sind zwei Kupplungsaktoren und mehrere Schaltaktoren angedeutet.

In Fig. 19 ist ein automatisiertes Schaltgetriebe mit einer Motorbremse und einem Schaltaktor schematisch dargestellt. Als Getriebekomponenten sind zwei Wellen, eine Anfahrkupplung, eine Motorbremse an der Eingangswelle, ein Drehzahlaufnehmer im Motor und ein Drehzahlaufnehmer im Getriebeausgang vorgesehen. Als Aktoren ist ein gemeinsamer Kupplungsaktor und ein Schaltaktor mit Verteilergetriebe angedeutet. Mit diesem automatisierten Schaltgetriebe ist eine Zugkraftunterbrechung möglich.

In Fig. 20 ist ein automatisiertes Schaltgetriebe mit einer Motorbremse und zwei Schaltaktoren vorgesehen. Als Getriebekomponenten sind zwei Wellen, eine Anfahrkupplung, eine Motorbremse an der Eingangswelle, einen Drehzahlaufnehmer im Motor und ein Drehzahlaufnehmer am Getriebeausgang vorgesehen. Als Aktoren ist ein Kupplungsaktor und zwei Schaltaktoren mit Verteilergetriebe dargestellt. Auch hier ist mit dem automatisierten Schaltgetriebe eine Zugkraftunterbrechung möglich.

Fig. 21 zeigt ein automatisiertes Schaltgetriebe mit einer Motorbremse und mit mehreren Schaltaktoren. Als Getriebekomponenten sind zwei Wellen, eine Anfahrkupplung, eine Motorbremse an der Eingangswelle, ein Drehzahlaufnehmer am Motor und ein Drehzahlaufnehmer am Getriebeausgang vorgesehen. Als Aktoren sind mehrere Schaltaktoren und ein Kupplungsaktor dargestellt. Auch hier ist eine Zugkraftunterbrechung möglich.

In Fig. 22 ist ein automatisiertes Schaltgetriebe mit einer Motorbremse und einem Schaltaktor schematisch dargestellt. Als Getriebekomponenten sind zwei Wellen, eine Anfahrkupplung, eine Motorbremse, ein Drehzahlaufnehmer am Motor und ein Drehzahlaufnehmer am Getriebeausgang vorgesehen. Als Aktoren ist ein Kupplungsaktor und ein Schaltaktor mit Verteilergetriebe angedeutet. Auch hier ist eine Zugkraftunterbrechung möglich.

In Fig. 23 ist ein automatisiertes Schaltgetriebe mit einer Motorbremse und zwei Schaltaktoren schematisch dargestellt. Als Getriebekomponenten sind zwei Wellen, eine Anfahrkupplung, eine Motorbremse, ein Drehzahlaufnehmer am Motor und ein Drehzahlaufnehmer am Getriebeausgang vorgesehen. Als Aktoren ist ein Kupplungsaktor und zwei Schaltaktoren mit Verteilergetriebe vorgesehen. Auch hier ist eine Zugkraftunterbrechung möglich.

In Fig. 24 ist ein automatisiertes Schaltgetriebe mit einer Motorbremse und mehreren Schaltaktoren schematisch dargestellt. Als Getriebekomponenten sind zwei Wellen, eine Anfahrkupplung, eine Motorbremse, ein Drehzahlaufnehmer am Motor und ein Drehzahlaufnehmer am Getriebeausgang dargestellt. Als Aktoren sind ein Kupplungsaktor und mehrere Schaltaktoren vorgesehen. Auch hier ist eine Zugkraftunterbrechung möglich.

In Fig. 25 ist ein automatisiertes Schaltgetriebe mit einer Zentralsynchronisierung schematisch dargestellt. Als Getriebekomponenten sind zwei Wellen, eine Anfahrkupplung, zwei Synchronisierungen (eine gegen Fest), ein Drehzahlaufnehmer im Motor, ein Drehzahlaufnehmer an der Eingangswelle und ein Drehzahlaufnehmer am Getriebeausgang vorgesehen. Des weiteren sind ein Kupplungsaktor und wenigstens zwei Schaltaktoren vorgesehen. Auch bei dieser Ausgestaltung ist eine Zugkraftunterbrechung möglich.

In Fig. 26 ist eine andere Ausgestaltung eines automatisierten Schaltgetriebes mit einer Zentralsynchronisierung schematisch dargestellt. Als Getriebekomponenten sind zwei Wellen, eine Anfahrkupplung, zwei Synchronisierungen, ein Drehzahlaufnehmer am Motor, ein Drehzahlaufnehmer an der Eingangswelle und ein Drehzahlaufnehmer am Getriebeausgang vorgesehen. Als Aktoren sind ein Kupplungsaktor und wenigstens zwei Schaltaktoren angedeutet. Auch hier ist eine Zugkraftunterbrechung möglich.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombination der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüchen unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Verfahren, Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einem Antriebsmotor, einer Kupplung und/oder einem Getriebe im Antriebsstrang, vorzugsweise zum Verbessern einer Kupplungssteuerung, gekennzeichnet durch mindestens eines der nachfolgenden in den Anmeldungsunterlagen enthaltenen Merkmale oder der Kombination von mindestens zwei dieser Merkmale.