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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten eines Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges, wobei das Doppelkupplungsgetriebe zwei Eingangswellen und eine Abtriebswelle aufweist, wobei der ersten Eingangswelle eine erste Kupplung und der zweiten Eingangswelle eine zweite Kupplung zugeordnet ist und beide Kupplungen zur Übertragung unterschiedlicher Kupplungsmomente vollständig oder teilweise öffnenbar bzw. schließbar sind, wobei der ersten Eingangswelle und der zweiten Eingangswelle jeweils bestimmte unterschiedliche Gangstufen zugeordnet sind, wobei durch die erste Kupplung und die erste Eingangswelle zumindest teilweise ein erster Kraftübertragungsweg zur Abtriebswelle gebildet ist und wobei durch die zweite Kupplung und durch die zweite Eingangswelle zumindest teilweise ein zweiter Kraftübertragungsweg zur Abtriebswelle gebildet ist, wobei das Motormoment über mindestens einen Kraftübertragungsweg von der Motorwelle auf die Abtriebswelle übertragen wird, und wobei bei einer Schaltung, vorzugsweise Rückschaltung im Getriebe, von einem Quellgang in einen Zielgang, aber Quellgang und Zielgang einem Kraftübertragungsweg zugeordnet sind, dann zur Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung im Getriebe zumindest kurzzeitig ein Hilfsgang im jeweils anderen Kraftübertragungsweg eingelegt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steuervorrichtung bzw. ein Computerprogrammprodukt zur Realisierung des zuvor genannten Verfahrens.
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Der Fahrzeuggetriebemarkt wird derzeit weltweit am stärksten durch die beiden Getriebebauarten „Handschaltgetriebe” sowie „Stufenautomat mit Wandler” bestimmt. Während sich in den USA und Japan das „Automatikgetriebe” durchgesetzt hat, dominiert in Europa nach wie vor das „Handschaltgetriebe”. Grund hierfür sind typbezogene Vor- und Nachteile: Handschaltgetriebe stehen für geringen Verbrauch, eine in weiten Bereichen frei wählbare Getriebeabstufung sowie Sportlichkeit, Fahrdynamik und Fahrspaß durch den direkten Zusammenhang von Motordrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit. Automatikgetriebe hingegen zeichnen sich durch hohen Komfort aufgrund der automatischen Schaltungen ohne Zugkraftunterbrechung aus. Der Bedienaufwand ist gering, Fehlbedienungen sind nahezu ausgeschlossen. Leider stellen die Vorteile des einen in der Regel die Nachteile des anderen Konzeptes dar: Der Kunde muss sich entscheiden. Auch mit neueren auf dem Markt vertretenen Getriebekonzepten wie CVT (stufenloses Getriebe) oder ASG (automatisiertes Schaltgetriebe) war es nicht möglich, die verschiedenen Vorteile in einem Konzept zu vereinen, da sie scheinbar einen nicht lösbaren Zielkonflikt darstellen (vgl. hierzu 1).
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Vor diesem Hintergrund ist bei der Entwicklung eines neuen Automatikgetriebes das Ziel, diesen Konflikt zu lösen und die Vorteile der verschiedenen Konzepte in einem Getriebe zu vereinen. Hierbei gewinnt das Prinzip des Direktschaltgetriebes immer mehr an Bedeutung. Das Prinzip des Direktschaltgetriebes basiert auf einer Aufteilung des Getriebes in zwei Teilgetriebe, wobei jedes Teilgetriebe mit einer eigenen Kupplung versehen ist (vgl. 2), aus diesem Grunde wird auch häufig hierfür die Bezeichnung „Doppelkupplungsgetriebe” verwendet. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit einem Verfahren zum Schalten bzw. zum Gangwechsel in einem derartigen Doppelkupplungsgetriebe.
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Bei den bisher im Stand der Technik bekannten „Doppelkupplungsgetrieben” wird das erste Teilgetriebe durch die ungeraden Gangstufen, nämlich durch den ersten, dritten und fünften Gang und eine erste Kupplung gebildet. Die geraden Gangstufen, nämlich der zweite, vierte und sechste Gang hingegen liegen in einem anderen Kraftfluss, nämlich im Kraftfluss der zweiten Kupplung. Im Allgemeinen ist der Rückwärtsgang dem ersten Teilgetriebe zugeordnet, wobei das zweite Teilgetriebe im wesentlichen dann durch die geraden Gangstufen, also durch den zweiten, vierten und sechsten Gang bzw. die zweite Kupplung gebildet wird. Auch eine Integration des Rückwärtsganges in das zweite Teilgetriebe ist prinzipiell möglich, wobei dann beide Kupplungen im allgemeinen als Anfahrkupplungen dimensioniert sein müssen.
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Erfolgt nun während der Fahrt durch die automatische Fahrstrategie oder im Tip-Modus durch Kundenwunsch z. B. die Anforderung zu einer Hochschaltung, wird im freien Teilgetriebe der entsprechende nächst höhere Gang eingelegt, sofern er nicht bereits vorgewählt ist. Dies geschieht in Bruchteilen einer Sekunde und für den Fahrer nicht wahrnehmbar. Anschließend erfolgt eine zugkraftunterbrechungsfreie Überschneidungsschaltung, d. h. die bislang geschlossene Kupplung wird geöffnet, während die andere Kupplung zunehmend das Moment übernimmt. Nach Abschluss der Überschneidung kann der Gang im nun offenen, ungenutzten Teilgetriebe ausgelegt werden. Der prinzipielle Ablauf unterscheidet sich bei Hoch- und Rückschaltungen nicht.
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In der konstruktiven Ausführung des Doppelkupplungsgetriebes sind die beiden Teilgetriebe kompakt ineinander verschachtelt. Der Hauptschnitt ähnelt dabei zunächst einem Handschaltgetriebe in Drei-Wellen-Ausführung (vgl. 3).
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Der Motor speist sein Moment über ein Zwei-Massen-Schwungrad in die äußeren Lamellenträger der Kupplung ein. Die beiden Innenlamellenträger der Kupplung, die je nach geschaltetem Lamellenpaket die Abtriebe der Kupplung bilden, sind über Steckverzahnungen mit den koaxial angeordneten Antriebswellen der beiden Teilgetriebe verbunden. Das erste Teilgetriebe mit der innenliegenden, durchgehenden Antriebswelle befindet sich auf der dem Motor abgewandten Seite, das zweite Teilgetriebe mit der als Hohlwelle ausgeführten, kürzeren Antriebswelle auf der dem Motor zugewandten Seite. Die Synchronisierungen sind auf den Triebwellen angeordnet. Hierbei sind der erste und der dritte Gang, der zweite und der vierte Gang, sowie der sechste und der Rückwärtsgang jeweils zu Synchrongruppen zusammengefasst. Die unteren Gänge sind als Mehrfachsynchronisierungen ausgeführt, um den hohen Anforderungen an die Schaltgeschwindigkeit zu genügen. Die beiden Triebwellenverzahnungen greifen in das hier nicht dargestellte Achsantriebsrad ein, welches ein Kegelraddifferential antreibt. Am Ende des Getriebekraftflusses kann noch ein Verteilergetriebe für den Allrad-Antrieb angeflanscht werden. Zu diesen Ausführungen darf insbesondere nochmals auf die 3 verwiesen werden.
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In 4 ist nun eine Doppelkupplung als eines der wesentlichen Elemente des Doppelkupplungsgetriebes dargestellt. Der Antrieb der Kupplungen erfolgt über die Steckverzahnung an der Eingangsnabe, welche mit der Sekundärseite des Zwei-Massen-Schwungrades verbunden ist. Eingangsnabe und Mitnehmerscheibe stecken wiederum formschlüssig im Außenlamellenträger der ersten Kupplung, der die Lamellenpakete umgreift und ebenso wie der Außenlamellenträger der zweiten Kupplung mit der Hauptnabe verschweißt ist. Diese Einheit dreht permanent mit Motordrehzahl und ist mit der Hauptnabe auf der äußeren Antriebswelle gelagert. Auf der Außenseite der Hauptnabe befinden sich die Drehdurchführungen zur Druckölversorgung der beiden Kolbenräume, die durch Fliehölausgleichsräume weitgehend druckkompensiert sind. Beide Kupplungen sind nasslaufend und werden über einen gemeinsamen Kühlölvolumenstrom versorgt, der das System von innen nach außen durchströmt.
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Die Mechatronik besteht aus einem Hydraulikmodul mit den Kupplungsmodulatoren, den Schaltventilen und den entsprechenden Hydraulikschiebern, einem Sensorcluster und einer Steuervorrichtung, die mit einem Computerprogrammprodukt ausgestattet sein kann. Über die Sensorik werden An- und Abtriebsdrehzahlen, die Position der vier Gangsteller sowie verschiedene Temperaturen erfaßt. Auf Seiten der Aktorik stehen die beiden Kupplungsmodulatoren, der Kühlölmodulator sowie die Schaltventile des Gangstellwerkes als wesentliche Komponenten zur Verfügung. Neben der Qualität der Doppelkupplung ist die Qualität besonders der Kupplungsmodulatoren hinsichtlich Regelgüte und Geschwindigkeit von entscheidender Bedeutung für den mit dem Direktschaltgetriebe bzw. Doppelkupplungsgetriebe erreichten hohen Komfort bei gleichzeitig extrem kurzen Schaltzeiten.
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So ist aus der
DE 197 11 820 A1 ein Doppelkupplungsgetriebe der eingangs genannten Art bekannt, wobei durch die erste Kupplung und die erste Eingangswelle zumindest teilweise ein erster Kraftübertragungsweg zur Abtriebswelle gebildet ist und wobei durch die zweite Kupplung und durch die zweite Eingangswelle zumindest teilweise ein zweiter Kraftübertragungsweg zur Abtriebswelle gebildet ist. Das Motormoment wird über mindestens einen Kraftübertragungsweg von der Motorwelle auf die Abtriebswelle übertragen. Bei einer Schaltung im Getriebe von einem Quellgang in einen Zielgang, bei der vzw. mindestens eine Gangstufe „übersprungen” wird, aber wo der Quellgang und der Zielgang auf dem gleichen Kraftübertragungsweg liegen, wird zur Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung im Getriebe zumindest kurzzeitig ein Hilfsgang im jeweils anderen Kraftübertragungsweg eingelegt. Auch die in der
DE 199 52 535 A1 bzw. in der
DE 198 53 824 A1 dargestellten Doppelkupplungsgetriebe bzw. hier beschriebenen Verfahren zeigen zumindest teilweise bei entsprechenden Schaltungen innerhalb des Getriebes zur Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung bei einer Schaltung eine Aufteilung des Kraftflusses zumindest zeitweise auf beide Kraftübertragungswege, insbesondere dann wenn der entsprechende Hilfsgang auf dem anderen Kraftübertragungsweg zur Realisierung der entsprechenden Schaltung mit benutzt wird.
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Bei den bisher im Stand der Technik bekannten Verfahren zum Schalten eines Doppelkupplungsgetriebes ist, wenn von einem Quellgang in einen Zielgang geschaltet wird, die auf dem gleichen Kraftübertragungsweg liegen, zunächst vorgesehen, dass die Motordrehzahl in der ersten Phase auf die Synchrondrehzahl des Hilfsganges im anderen Kraftübertragungsweg hoch läuft und dann diese Synchrondrehzahl des Hilfsganges auch zunächst über einen gewissen Zeitraum beibehalten wird. Danach, nämlich nach der Überschneidungsphase der jeweiligen Kupplungen läuft dann die Motordrehzahl auf die Synchrondrehzahl des Zielganges zu. Anders ausgedrückt, die Steuerung bzw. Regelung der Motordrehzahl erfolgt in entsprechenden Stufen. Hierbei wird mit dem Hilfsgang im anderen Kraftübertragungsweg zumindest kurzzeitig vollständig in Haftung übergangen, so dass der Hilfsgang zumindest kurzzeitig die vollständige Zugkraft-Übertragung bei diesem Gangwechsel sicherstellt. Dieser Schaltablauf wird vom Fahrer des Kraftfahrzeug nicht als komfortabel empfunden, da er die entsprechenden Schaltungen, insbesondere auch durch entsprechende Ruckvorgänge im Kraftfahrzeug wahrnehmen kann bzw. die unterschiedlichen Phasen der Motordrehzahl wahrnimmt, was vom ihm als sehr unangenehm empfunden wird und daher nicht zum Fahrkomfort beiträgt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde für die Steuerung und/oder Regelung eines Doppelkupplungsgetriebes ein Verfahren anzugeben bzw. das bekannte eingangs genannte Verfahren derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass ein hoher Fahrkomfort erzielt wird, insbesondere eine ruckfreie und sportliche Schaltung des Doppelkupplungsgetriebes ermöglicht ist.
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Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun dadurch gelöst, dass die Steuerung des Schaltvorganges im Getriebe vom Quellgang zum Zielgang und/oder die Steuerung der Kupplungen derart erfolgt, dass die Motordrehzahl in Richtung auf die Synchrondrehzahl des Zielganges mit einem nahezu konstanten Gradienten zuläuft. Das Prinzip der Erfindung geht dahin, dass die einzelnen Komponenten des Doppelkupplungsgetriebes, insbesondere der Schaltvorgang im Getriebe vom Quellgang zum Zielgang selbst sowie auch die Steuerung der entsprechenden beiden Kupplungen derart erfolgt, dass die Motordrehzahl mit nahezu konstanten Gradienten in Richtung der Synchrondrehzahl des Zielganges läuft, also – im Gegensatz bisher zum Stand der Technik – nämlich keinen stufenartigen Verlauf aufweist. Hierbei ist mit dem nahezu konstanten Gradienten im wesentlichen der für die jeweilige Schaltung bestimmte „Sollgradient” gemeint. Im Ergebnis werden die bisher im Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden und ein hoher Fahrkomfort entsprechend erzielt, da insbesondere unterschiedliche Phasen der Drehzahlen des Motors vom Fahrer nicht mehr wie bisher wahrgenommen werden.
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Es gibt nun mehrere Möglichkeiten das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die danach arbeitende Steuervorrichtung oder das Computerprogrammprodukt auf vorteilhafte Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf den Patentanspruch 1 und die nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im folgenden soll nunmehr eine bevorzugte Ausführungsform anhand der folgenden Zeichnung und der dazugehörenden Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt
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1 das eingangs beschriebene „Direktschaltgetriebe” in teilweise schematischer Darstellung,
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2 ein schematisches Funktionsprinzip bzw. den schematischen Aufbau eines Doppelkupplungsgetriebes,
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3 eine schematische Darstellung im Schnitt durch ein sehr kompakt ausgebildetes und ineinander verschachteltes Getriebe,
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4 eine Doppelkupplung in teilweise schematischer perspektivischer Darstellung für das entsprechende Doppelkupplungsgetriebe,
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5 die schematische Darstellung der Drehzahl des Motors bzw. der Kupplungsmomente über die Zeit für einen entsprechenden Schaltablauf innerhalb des Getriebes bei einer Mehrfachrückschaltung vom sechsten in den zweiten Gang,
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6 eine schematische Darstellung des bisherigen Stand der Technik bekannten Verfahrens, sowie
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7 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahren.
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Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren zum Schalten eines Doppelkupplungsgetriebes 1 eines nur schematisch dargestellten Kraftfahrzeuges 2 näher beschrieben werden:
Die 2 zeigt in schematischer Darstellung das Doppelkupplungsgetriebe 1 eines hier nur teilweise dargestellten Kraftfahrzeuges 2. Das Doppelkupplungsgetriebe 1 weist zwei Eingangswellen 3 und 4 sowie eine Abtriebswelle 5 auf. Der ersten Eingangswelle 3 ist eine erste Kupplung K1 und der zweiten Eingangswelle 4 eine zweite Kupplung K2 zugeordnet. Beide Kupplungen K1 und K2 sind zur Übertragung unterschiedlicher Kupplungsmomente vollständig oder teilweise öffnenbar bzw. schließbar. Der ersten Eingangswelle 3 und der zweiten Eingangswelle 4 sind jeweils bestimmte unterschiedliche Gangstufen zugeordnet. Hierbei werden durch die erste Kupplung 1 und die erste Eingangswelle 3 zumindest teilweise ein erster Kraftübertragungsweg zur Abtriebswelle 5 gebildet, wobei durch die zweite Kupplung K2 und durch die zweite Eingangswelle 4 zumindest teilweise ein zweiter Kraftübertragungsweg zur Abtriebswelle 5 gebildet ist. Das Motormoment wird über mindestens einen Kraftübertragungsweg von der Motorwelle 6 auf die Abtriebswelle 5 übertragen.
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2 zeigt nun eine bevorzugte Ausführungsform des Doppelkupplungsgetriebes 1. Hierbei weist der erste Übertragungsweg zusätzlich eine erste Zwischenwelle 7 auf, wobei dann ein erstes Teilgetriebe durch die erste Kupplung K1, die erste Eingangswelle 3 und die erste Zwischenwelle 7 gebildet ist und die erste Zwischenwelle 7 wirksam mit der Abtriebswelle 5 verbunden ist. Weiterhin weist der zweite Kraftübertragungsweg zusätzliche eine zweite Zwischenwelle 8 auf, so dass ein zweites Teilgetriebe durch die zweite Kupplung K2, die zweite Eingangswelle 4 und die zweite Zwischenwelle 8 gebildet ist und die zweite Zwischenwelle 8 schließlich mit der Abtriebswelle 5 wirksam verbunden ist.
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Auf der ersten Eingangswelle 3 und der ersten Zwischenwelle 7 sind nun die Gangstufen für den ersten, dritten und fünften Gang angeordnet, was durch die entsprechenden Ziffern in der 2 angedeutet ist. Schließlich ist auch der Rückwärtsgang R in dem ersten Teilgetriebe angeordnet.
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Auf der zweiten Eingangswelle 4 und der zweiten Zwischenwelle 8 sind die Gangstufen für den zweiten, vierten und sechsten Gang angeordnet, was ebenfalls durch die entsprechenden Ziffern in der 2 dargestellt ist.
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Um das Prinzip der Erfindung näher zu verdeutlichen, wird im folgenden zunächst das bisher im Stand der Technik bekannte Verfahren näher erläutert, das in der 6 schematisch dargestellt ist:
Das bisher im Stand der Technik bekannte Verfahren, also der Schaltablauf vorzugsweise einer doppelten Rückschaltung im Zug wird als „gebremste Rückschaltung” durchgeführt. Dargestellt ist hier auf den jeweiligen X-Achsen die Zeit t und auf den jeweiligen Y-Achsen das Kupplungsmoment MKup bzw. die Motordrehzahl n. Wie die 6 zeigt wird bisher im Stand der Technik bei einer entsprechenden Rückschaltung, bei der ein Gang im Getriebe übersprungen wird und der andere Kraftübertragungsweg mitgenutzt wird, wie folgt geschaltet:
Die sich öffnende Kupplung öffnet zunächst soweit, dass der Motor mit einem Teil seines beschleunigenden Momentes in der Drehzahl n hochläuft, wobei mit dem verbleibenden Momentenanteil die Zugkraft im ersten Kraftübertragungsweg erhalten bleibt. Gleichzeitig wird, falls noch nicht geschehen, der Hilfsgang im anderen Kraftübertragungsweg eingelegt und anschließend die andere sich in Zukunft schließende Kupplung vorbefüllt. Nachdem der Motor die Drehzahl „n Zwischen” des Hilfsganges erreicht hat, erfolgt vorzugsweise mit einer langsamen Rampe (oder auch mit einem schnellen Sprung) eine Überschneidung, also der Wechsel der Kupplungen, wobei die Qualität des Abbaus der sich öffnenden Kupplung über die Qualität der Momentenübernahme im Hilfsgang entscheidend ist. Danach wird das Moment der sich öffnenden Kupplung entsprechend abgebaut. Damit ist die „erste” direkte Rückschaltung abgeschlossen. Nun beginnt die nächste sich anschließende „zweite Rückschaltung”. Die nun sich öffnende Kupplung wird soweit geöffnet, dass der Motor mit einem Teil seines beschleunigenden Momentes weiter hochläuft, nachdem der Motor zuvor eine gewisse Zeitdauer auf der Synchrondrehzahl „n Zwischen” des Hilfsganges gelaufen ist, und mit dem verbleibenden Momentenanteil die Zugkraft in den den Hilfsgang aufweisenden Kraftübertragungsweg erhalten bleibt. Es wird nunmehr der Zielgang eingelegt und die andere ursprüngliche – erste – Kupplung wieder vorbefüllt. Nach dem Einbremsen des Motors auf die Drehzahl „n Ziel” und den Gradienten des Zielganges erfolgt das Wechseln der Kupplungen mit einer langsamen Rampe (oder auch mit einem schnellen Sprung), wobei der Abbau des Momentes der sich öffnenden Kupplung über die Qualität der Momentenübernahme im Zielgang entscheidend ist. Wie in 6 dargestellt sind die Drehzahl n des Motors im Quellgang mit „n Start”, im Hilfsgang mit „n Zwischen” und im Zielgang mit „n Ziel” entsprechend bezeichnet worden.
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Das Prinzip der Erfindung zeigt nun, so wie in 7 dargestellt, eine geschickte Verschachtelung der Schaltabläufe, die für den Fahrer wie eine „direkte Schaltung” erscheinen, also eben keine „zweiteilige Rückschaltung” aufweisen. Das Prinzip der Erfindung darf daher an Hand der schematischen Darstellung in der 7 nunmehr näher erläutert werden:
Hierbei sind wieder auf den X-Achsen die Zeit t und auf den jeweiligen Y-Achsen das entsprechende Kupplungsmoment MKup bzw. die Drehzahl n des Motors dargestellt. Weiterhin sind die Drehzahlen n des Motors für den Quellgang mit „n Start”, für den Hilfsgang mit „n Zwischen” und für den Zielgang mit „n Ziel” bezeichnet worden. Die Darstellung der 7 ist daher ähnlich zu der Darstellung in 6 verdeutlicht aber die entsprechenden Unterschiede des Schaltablaufes.
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Die dem Quellgang zugeordnete Kupplung wird nun zunächst soweit geöffnet, dass mit dem verbleibenden Momentenanteil die Zugkraft in dem den Quellgang zugeordneten einen Kraftübertragungsweg erhalten bleibt und die Motordrehzahl n mit einem Teil des beschleunigenden Momentes hochläuft. Der entsprechende Hilfsgang im anderen Kraftübertragungsweg wird eingelegt oder ist bereits eingelegt worden. Nun wird die dem anderen Kraftübertragungsweg zugeordnete Kupplung vorbefüllt. Die Motordrehzahl n wird nun derart gesteuert, dass diese über die Synchrondrehzahl „n Zwischen” des Hilfsganges mit dem „Sollgradienten” der Gesamtschaltung hinausläuft. Durch eine entsprechende Überschneidung bzw. Überschneidungsphase werden die Kupplungen gewechselt, nämlich die eine Kupplung weiter geöffnet und die andere Kupplung weiter geschlossen. Die beiden Kupplungen können sprunghaft aber auch entlang einer rampenförmigen Kennlinie gewechselt werden, so wie letzteres in der 7 dargestellt ist. Während der Überschneidungsphase der Kupplungen wird der Gradient der Motordrehzahl n auf den Sollgradienten geregelt, was ebenfalls gut in der 7 zu erkennen ist, da die Steigung der Linie sich nicht ändert und diese quasi konstant ansteigend verläuft. Nach der Überschneidungsphase der Kupplungen wird der Quellgang herausgenommen und der Zielgang eingelegt, wobei der Kraftfluss über den den Hilfsgang aufweisenden anderen Kraftübertragungsweg realisiert wird. Nun wird die Motordrehzahl n auf die Synchrondrehzahl „n Ziel” des Zielganges eingeregelt und ein nochmaliges Wechseln der Kupplungen in einer Überschneidungsphase wird entsprechend realisiert, wobei der Kraftfluss von dem den Hilfsgang aufweisenden Kraftübertragungsweg auf den den Zielgang aufweisenden Kraftübertragungsweg wechselt. Hierbei können die beiden Kupplungen wieder sprunghaft oder entlang einer rampenförmigen Kennlinie zurückgewechselt werden, wobei letzteres in der 7 entsprechend dargestellt ist. Hierbei wird durch die Art und Weise des Abbaus des Momentes der sich öffnenden Kupplung und/oder die Übernahme des Momentes der sich schließenden Kupplung die Drehkraftübertragung in dem den Zielgang aufweisenden Kraftübertragungsweg definiert.
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Bei einem 6-Gang-Kupplungsgetriebe, so wie hier bevorzugt dargestellt, sind unter anderem folgende Schaltkombinationen möglich: Vom sechsten Gang als Quellgang in den vierten Gang als Zielgang mit dem fünften Gang als Hilfsgang; vom sechsten Gang als Quellgang in den zweiten Gang als Zielgang mit dem fünften Gang als Hilfsgang; vom sechsten Gang als Quellgang in den zweiten Gang als Zielgang mit dem drittem Gang als Hilfsgang; vom fünften Gang als Quellgang in den dritten Gang als Zielgang mit dem vierten Gang als Hilfsgang; vom fünften Gang als Quellgang in den ersten Gang als Zielgang mit dem vierten Gang als Hilfsgang; vom fünften Gang als Quellgang in den ersten Gang als Zielgang mit dem zweiten Gang als Hilfsgang; vom vierten Gang als Quellgang in den zweiten Gang als Zielgang mit dem dritten Gang als Hilfsgang; und vom dritten Gang als Quellgang in den ersten Gang als Zielgang mit dem zweiten Gang als Hilfsgang.
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Bei den Schaltabläufen im Doppelkupplungsgetriebe 1 ist der Sollgradient der Motordrehzahl n abhängig von der Differenz der Drehzahl zwischen dem Quellgang und dem Zielgang der jeweiligen Schaltung sowie von der Wunschzeit des Schaltungsablaufes. Weiterhin ist der Sollgradient der Motordrehzahl n abhängig von der benötigten Zeit der verschiedenen Elementarfunktionen des Schaltablaufes, beispielsweise von der Befüllung der Kupplungen, bspw. von dem jeweiligen Gang einlegen bzw. Gang herausnehmen in den jeweiligen Kraftübertragungswegen und bspw. von den jeweiligen Überschneidungszeiten. Schließlich ist der Sollgradient der Motordrehzahl n abhängig von den zulässigen Abtriebsmomenteneinbruch während der Schaltung, da der Motor einen Teil seines Momentes für die Beschleunigung der Drehmassen verwenden muss. Je schneller der Motor beschleunigen soll, desto tiefer wird der Abtriebsmomenteneinbruch sein. Die Zugkraft im Doppelkupplungsgetriebe wird daher nur abgesenkt, aber nicht unterbrochen.
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Eine weitere Verbesserung des Schaltablaufes, verbunden mit einer Reduzierung der Belastung der zum Einsatz kommenden Synchronisiereinrichtungen ist zu erzielen, wenn die Drehzahlanpassung der jeweiligen Eingangswelle mit der Anfahr- bzw. Schaltkupplung unterstützt wird. Dabei wird die Kupplung der Eingangswelle, auf der ein Gang eingelegt wird, geschlossen, so dass über die Kupplung ein Zusatzmoment zur Beschleunigung der Drehmassen der Eingangswelle aufgebracht wird. Voraussetzung dazu ist, dass sich die Motordrehzahl oberhalb der Drehzahl der Eingangswelle schon in der Nähe der Synchrondrehzahl des jeweiligen einzulegenden Ganges befindet.
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Im folgenden soll nochmals ein spezieller Gangwechsel gemäß dem Prinzip der Erfindung näher beschrieben werden:
Wie erfolgt nun der Wechsel innerhalb eines Teilgetriebes ohne Zugkraftunterbrechung beispielsweise für eine Mehrfachrückschaltung von dem sechsten Gang in den zweiten Gang, die vzw. in nur 0,8 Sekunden abläuft? Hierzu darf folgendes ausgeführt werden:
Als Ausgangssituation sei der sechste Gang eingelegt und über die zweite Kupplung K2 im Kraftfluss. Die Drehzahl der zweiten Eingangswelle 4 des zweiten Teilgetriebes entspricht der Motordrehzahl. Die Drehzahl der ersten Eingangswelle 3 des ersten Teilgetriebes ist leicht erhöht, da der fünfte Gang vorgewählt ist (vgl. 5, Phase I). Fordert nun die Fahrstrategie eine Rückschaltung vom sechsten in den zweiten Gang an, wird zunächst der Schlupf auf der zweiten Kupplung K2 erhöht. Die Motordrehzahl löst sich von der Drehzahl der zweiten Eingangswelle 4, die über den eingelegten sechsten Gang mit dem Abtrieb bzw. mit der Abtriebswelle 5 verbunden ist. Deren Drehzahl entspricht der Fahrzeuggeschwindigkeit, die hier aufgrund der kurzen Schaltzeit als konstant angesehen werden kann. In der Phase II übernimmt nun die erste Kupplung K1 mit dem fünften Gang das Moment, ohne jedoch die Kupplung K1 zu schließen. Die Motordrehzahl läuft vielmehr mit nahezu konstantem Gradienten weiter Richtung Synchrondrehzahl des zweiten Ganges.
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In Phase III wird im jetzt offenen zweiten Teilgetriebe der sechste Gang aus- und der zweite Gang eingelegt, deutlich zu erkennen am Anstieg der Drehzahl der zweiten Eingangswelle 4 des zweiten Teilgetriebes. Erreicht in Phase IV die Motordrehzahl die Synchrondrehzahl des zweiten Teilgetriebes, übernimmt die zweite Kupplung K2 wieder, die erste Kupplung K1 wird geöffnet und die Mehrfachrückschaltung ist beendet. Die Motordrehzahl ist dabei kontinuierlich von der Synchrondrehzahl des sechsten Ganges auf die Synchrondrehzahl des zweiten Ganges hochgelaufen. Für den Fahrer ist kein Unterschied zu einem Gangwechsel zwischen den beiden Teilgetrieben spürbar. Das Beispiel veranschaulicht noch einmal sehr deutlich die hohe Qualität der gesamten Regelstrecke der Kupplung, ohne die eine Schaltung in dieser Präzision nicht möglich wäre.
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Dieses erfindungsgemäße Verfahren kann allgemein bei jedem Gangwechsel, der zwischen zwei Gängen erfolgt, die zu dem gleichen Teilgetriebe gehören, verwendet werden. Hierbei ist auf dem anderen Teilgetriebe ein geeigneter Zwischengang (Hilfsgang) zu wählen, wobei es sich vorzugsweise um einen bereits von dem Getriebe vorgewählten Gang handelt. Dies kann beim Hochschalten der nächst höhere Gang und beim Runterschalten der nächst niedrige Gang sein. Dies bedeutet, dass die Motordrehzahl n in Richtung auf die Synchrondrehzahl des Zielganges – in Abhängigkeit einer Hoch- oder Runterschaltung – mit nahezu konstantem Gradienten hoch- oder runterläuft. Grundsätzlich ist das Verfahren auch anwendbar auf herkömmliche Planetensatzautomaten. Bei letzterem sind dann insbesondere die „Gruppenschaltungen” bzw. indirekte Schaltungen gemeint.
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Zur Steuerung bzw. Regelung der entsprechenden Kupplungen K1 und K2 ist eine hier nicht dargestellte Steuervorrichtung vorgesehen, die derart ausgebildet ist, dass die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführbar sind bzw. ausgeführt werden. Hierzu weist die Steuervorrichtung vorzugsweise zumindest einen Mikroprozessor auf. Desweiteren sind entsprechende Sensoren, insbesondere Drehzahlsensoren vorgesehen, so dass der Steuervorrichtung immer die aktuellen Drehzahlen der entsprechenden Eingangswellen 3 bzw. 4 und der Abtriebswelle 5 zugeführt werden können. Die Steuervorrichtung ist daher mit den entsprechenden Aktuatoren, die die jeweiligen Kupplungen K1 und K2 und auch die hier nicht näher dargestellten Synchronisiervorrichtungen innerhalb des Doppelkupplungsgetriebes 1 steuern, steuertechnisch wirksam verbunden, so dass der gesamte oben beschriebene Schaltablauf in einem Doppelkupplungsgetriebes 1 mit Hilfe dieser Steuervorrichtung realisiert werden kann. Schließlich weist die Steuervorrichtung vzw. in einer Abspeichereinheit ein abgelegtes Computerprogrammprodukt auf bzw. es ist ein Computerprogrammprodukt in einem internen Speicher einer Verarbeitungseinrichtung abgespeichert. In die Verarbeitungseinrichtung, die insbesondere als Steuervorrichtung ausgeführt ist, ist dieses Computerprogrammprodukt ladbar bzw. hier verarbeitbar und kann hier ablaufen.
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Im Ergebnis werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechende Vorteile erzielt, und die bisher im Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Doppelkupplungsgetriebe
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- erste Eingangswelle
- 4
- zweite Eingangswelle
- 5
- Abtriebswelle
- 6
- Motorwelle
- 7
- erste Zwischenwelle
- 8
- zweite Zwischenwelle
- K1
- erste Kupplung
- K2
- zweite Kupplung
