DE112018005218B4

DE112018005218B4 - Getriebe und Verfahren zum Steuern eines Getriebes zur Erreichung eines Freilaufbetriebs

Info

Publication number: DE112018005218B4
Application number: DE112018005218.4T
Authority: DE
Inventors: Rikard Dyrsch; Tomas Selling; Erik Kilsand
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2017-11-03
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2023-01-26
Anticipated expiration: 2038-10-30
Also published as: WO2019088901A1; SE1751368A1; SE542091C2; DE112018005218T5

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Getriebes (4) eines Fahrzeugantriebsstrangs (3), wobei das Getriebe (4) angeordnet ist, ein Drehmoment selektiv zwischen einer Antriebseinheit (2) und mindestens einem Antriebsrad (8) zu übertragen, wobei das Getriebe (4) aufweist:eine Eingangswelle (200), die selektiv mit der Antriebseinheit (2) verbunden ist,eine Ausgangswelle (300), die mit dem mindestens einen Antriebsrad (8) verbunden ist,eine erste Getriebeeinheit (4A), die mit der Eingangswelle (200) verbindbar ist, undeine zweite Getriebeeinheit (4B), die nach der ersten Getriebeeinheit (4A) angeordnet ist und mit der ersten Getriebeeinheit (4A) und der Ausgangswelle (300) verbindbar ist,wobei das Getriebe (4) eine Kopplungsvorrichtung (40) aufweist, die nach der zweiten Getriebeeinheit (4B) angeordnet ist, um die zweite Getriebeeinheit (4B) selektiv von der Ausgangswelle (300) zu trennen,wobei das Verfahren aufweist:- Steuern (s101) der Kopplungsvorrichtung (40), um die zweite Getriebeeinheit (4B) von der Ausgangswelle (300) zu trennen, wobei die Eingangswelle (200) mit der Antriebseinheit (2) verbunden ist, während die zweite Getriebeeinheit (4B) von der Ausgangswelle (300) über die Kopplungsvorrichtung (40) getrennt ist, um einen Freilaufbetrieb zu erreichen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes, eine Steuerungsanordnung, einen Antriebsstrang mit einer solchen Steuerungsanordnung, ein Fahrzeug, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes eines Fahrzeugantriebsstrangs, um einen Freilaufbetrieb zu erreichen.
HINTERGRUND
Fahrzeuge werden heute bei Bergabfahrten häufig in einem so genannten Freilaufbetrieb gesteuert, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Dieser Freilaufbetrieb bedeutet, dass der Verbrennungsmotor während der Bergabfahrt im Leerlauf laufen oder ganz abgeschaltet werden kann, anstatt als Bremse zu wirken. Dies setzt voraus, dass der Verbrennungsmotor von den Antriebsrädern des Fahrzeugs getrennt wird. Traditionell wird dies erreicht, indem das Hauptgetriebe in den Leerlauf geschaltet wird. Dies ist zum Beispiel im Dokument US 20110015037 A1 gezeigt. Alternativ wird ein leistungsverzweigtes Getriebe, das vor dem Hauptgetriebe angeordnet ist, getrennt. Dies ist im Dokument US 20040261557 A1 offenbart. Wenn das Hauptgetriebe oder das leistungsverzweigte Getriebe in den Leerlauf geschaltet wird, drehen sich die Hauptwelle des Getriebes, die Ausgangswelle und alle mit diesen Wellen verbundenen Komponenten, was zu Schleppverlusten im Getriebe führt. Das Dokument DE 10 2016 007 249 A1 offenbart ein Verfahren zum Wechseln der Gangübersetzung in einem Getriebe, wobei das Getriebe sowohl vom Motor als auch von den Antriebsrädern getrennt wird und nach dem Trennen die Gangübersetzung gewechselt wird.
Wenn der Freilaufbetrieb abgebrochen wird, z.B. wenn der Fahrer des Fahrzeugs ein Drehmoment über das Gaspedal anfordert, ist es wichtig, dass der Verbrennungsmotor und die Antriebsräder schnell wieder verbunden werden. Die Verbindung wird in geeigneter Weise durch das Einlegen eines Gangs erreicht, aber dies kann auf verschiedene Weise geschehen und mehr oder weniger kompliziert sein. Beispielsweise ist bei Getrieben mit unsynchronisierten Hauptgängen das Einlegen eines Gangs komplizierter, und um ein schnelles und komfortables Einlegen eines Gangs zu erreichen, muss die Drehzahl der Hauptwelle und einer Vorgelegewelle des Hauptgetriebes genau aufeinander abgestimmt sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Trotz bekannter Lösungen auf dem Gebiet wäre es wünschenswert, ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes zu entwickeln, das die oben genannten Nachteile überwindet oder zumindest mildert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein neues und vorteilhaftes Verfahren zum Steuern eines Getriebes eines Fahrzeugantriebsstrangs zu erreichen, das den Kraftstoffverbrauch und die Schleppverluste im Getriebe während eines Freilaufbetriebs reduziert. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues und vorteilhaftes Verfahren zum Steuern eines Getriebes eines Fahrzeugantriebsstrangs zu erreichen, das zu einer schnelleren und komfortableren Verbindung der Antriebseinheit und der Antriebsräder des Fahrzeugs führt, um einen Freilaufbetrieb zu beenden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue und vorteilhafte Steuerungsanordnung, einen Antriebsstrang, ein Fahrzeug, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium zu erreichen, die den Kraftstoffverbrauch und die Schleppverluste im Getriebe während eines Freilaufbetriebs reduzieren.
Die hier genannten Aufgaben werden durch ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes eines Fahrzeugantriebsstrangs gemäß dem Patentanspruch 1, eine Steuerungsanordnung gemäß Patentanspruch 9 und ein Fahrzeug gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Daher ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes eines Fahrzeugantriebsstrangs vorgesehen, wobei das Getriebe angeordnet ist, ein Drehmoment selektiv zwischen einer Antriebseinheit und mindestens einem Antriebsrad zu übertragen. Das Getriebe weist auf: eine Eingangswelle, die selektiv mit der Antriebseinheit verbunden ist, eine Ausgangswelle, die mit dem mindestens einen Antriebsrad verbunden ist, eine erste Getriebeeinheit, die mit der Eingangswelle verbindbar ist, und eine zweite Getriebeeinheit, die nach der ersten Getriebeeinheit angeordnet ist und mit der ersten Getriebeeinheit und der Ausgangswelle verbindbar ist, wobei das Getriebe eine Kopplungsvorrichtung aufweist, die nach der zweiten Getriebeeinheit angeordnet ist, um die zweite Getriebeeinheit selektiv von der Ausgangswelle zu trennen. Das Verfahren weist auf:

- Steuern der Kopplungsvorrichtung, um die zweite Getriebeeinheit von der Ausgangswelle zu trennen, um einen Freilaufbetrieb zu erreichen. Wenn kein Beschleunigungsmoment und kein Verzögerungsmoment von der Antriebseinheit angefordert werden, ist es typischerweise erwünscht, in einen Freilaufbetrieb überzugehen und so dem Antriebsmotor zu erlauben, im Leerlauf zu laufen oder ganz abzuschalten. Solche Situationen treten typischerweise dann auf, wenn das Fahrzeug bergab fährt oder davor ist, bergab zu fahren. Auf diese Weise wird der Kraftstoffverbrauch reduziert. Das Verfahren kann also ein Bestimmen, dass von der Antriebseinheit kein Beschleunigungsmoment und kein Verzögerungsmoment angefordert werden, und dann ein Steuern der Kopplungsvorrichtung, dass die zweite Getriebeeinheit von der Ausgangswelle getrennt wird, aufweisen. Das Bestimmen, dass kein Beschleunigungsmoment und kein Verzögerungsmoment angefordert werden, kann ein Feststellen einer Anforderung für den Freilaufbetrieb von einem Fahrzeugsystem, wie z.B. einem Geschwindigkeitsregelungssystem, aufweisen. Das Feststellen, dass von der Antriebseinheit kein Beschleunigungsmoment und kein Verzögerungsmoment angefordert werden, kann zusätzlich und/oder alternativ auf der Grundlage von Daten von verschiedenen Fahrzeugsensoren erfolgen. Dies kann z.B. durch Bestimmen der Position des Bremspedals und der Position des Gaspedals festgestellt werden. Der Fahrer des Fahrzeugs kann bestimmen, die Drehmomentanforderung zu stoppen und dadurch das erfindungsgemäße Verfahren einzuleiten. Der Fahrer des Fahrzeugs kann z.B. während der Fahrt bergauf feststellen, dass die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit ausreicht, um über den Gipfel zu kommen, und kann somit ein Anfordern von einem Beschleunigungsmoment beenden. In einer solchen Situation wird die Kopplungsvorrichtung in geeigneter Weise gesteuert, um einen Freilaufbetrieb zu erreichen.

Wie im Hintergrund erwähnt, erfordert ein Freilaufbetrieb, dass die Antriebseinheit von den Antriebsrädern des Fahrzeugs getrennt ist. Ein Trennen der Antriebseinheit von den Antriebsrädern kann auf verschiedene Weise erfolgen, und am häufigsten wird ein Hauptgetriebe in den Leerlauf geschaltet. Dies bedeutet, dass kein Gang im Hauptgetriebe eingelegt ist, wodurch kein Drehmoment vom Hauptgetriebe zu der Ausgangswelle des Getriebes oder umgekehrt übertragen werden kann. Eine solche Lösung ist jedoch typischerweise mit Schleppverlusten im Getriebe verbunden, da die Ausgangswelle und die Hauptwelle von den Antriebsrädern gedreht werden, wenn das Fahrzeug bergab rollt. Durch eine Trennung der zweiten Getriebeeinheit von der Ausgangswelle mittels einer Kopplungsvorrichtung gemäß der Erfindung wird die Antriebseinheit von den Antriebsrädern getrennt und nur die Ausgangswelle von den Antriebsrädern gedreht, wodurch die Schleppverluste im Getriebe reduziert werden. Das Getriebe gemäß der Erfindung wird somit an der Ausgangswelle anstelle des Hauptgetriebes in den Leerlauf geschaltet und reduziert dadurch den Kraftstoffverbrauch und die Schleppverluste.
Die erste Getriebeeinheit kann ein Hauptgetriebe sein, das auf eine Reihe verschiedener Vorwärtsübersetzungen eingestellt werden kann, und die zweite Getriebeeinheit kann ein Bereichsgetriebe sein. Das zweite Getriebe ist zweckmäßigerweise die letzte Getriebeeinheit im Getriebe, d.h. hinter der zweiten Getriebeeinheit ist keine weitere Getriebeeinheit angeordnet. Es ist zu verstehen, dass hinter sich auf die Position in Bezug auf die Antriebseinheit und damit auf die Übertragung von Drehmoment von der Antriebseinheit durch den Antriebsstrang bezieht. Das Getriebe kann auch ein leistungsverzweigtes Getriebe aufweisen, das vor der ersten Getriebeeinheit angeordnet und mit der ersten Getriebeeinheit verbunden ist. Das leistungsverzweigte Getriebe kann mit der Eingangswelle verbunden sein und die erste Getriebeeinheit kann somit über das leistungsverzweigte Getriebe mit der Eingangswelle verbunden sein.
Die erste Getriebeeinheit weist in geeigneter Weise eine Vorgelegewelle und eine Hauptwelle auf, die beide mit der Eingangswelle und/oder dem leistungsverzweigten Getriebe verbindbar sind. Die Vorgelegewelle kann parallel zur Hauptwelle angeordnet sein. Die Hauptwelle kann mit der zweiten Getriebeeinheit verbindbar sein. Die erste Getriebeeinheit kann Zahnräder aufweisen, die drehbar an der Vorgelegewelle befestigt sind. Die Hauptwelle kann entsprechende Zahnräder aufweisen, die sich im Verhältnis zur Hauptwelle frei drehen, jedoch für die Drehung mit der Hauptwelle selektiv gesperrt werden können, um einen Gang einzulegen. Ein Einlegen eines Gangs in der ersten Getriebeeinheit weist ein Manövrieren einer Hülse, die so angeordnet ist, dass sie sich mit der Hauptwelle dreht, zu einer Position auf, in der das Zahnrad auf der Hauptwelle mit der Hülse in Eingriff tritt. Jedes Paar von Zahnrädern auf der Vorgelegewelle und der Hauptwelle stellt eine Übersetzung dar. Beim Einlegen eines Gangs in der ersten Getriebeeinheit sollten die Hauptwelle und das Zahnrad auf der Hauptwelle synchronisierte Drehzahlen aufweisen, um das Manövrieren der Hülse zu ermöglichen. Das Zahnrad auf der Hauptwelle wird durch das entsprechende Zahnrad auf der Vorgelegewelle gedreht und hat somit eine feste Relativgeschwindigkeit zur Vorgelegewelle. Die Hauptwelle und die Vorgelegewelle sollten daher beim Einlegen eines Gangs im Wesentlichen synchronisierte Drehzahlen aufweisen.
Das leistungsverzweigte Getriebe weist in geeigneter Weise ein Zahnrad auf, das sich in Bezug auf die Eingangswelle frei dreht, aber mittels einer leistungsverzweigten Hülse für die Drehung mit der Eingangswelle selektiv gesperrt werden kann. Die Vorgelegewelle weist ein entsprechendes Zahnrad auf, das drehbar an der Vorgelegewelle befestigt ist. Durch Sperren des Zahnrads auf der Eingangswelle mittels der leistungsverzweigten Hülse kann ein Drehmoment von der Eingangswelle zu der Vorgelegewelle übertragen werden. Die leistungsverzweigte Hülse kann mit einer leistungsverzweigten Synchronisiervorrichtung vorgesehen sein. Die leistungsverzweigte Hülse kann ferner dazu verwendet werden, die Eingangswelle und damit das leistungsverzweigte Getriebe direkt mit einem Zahnrad auf der Hauptwelle zu verbinden. Das Zahnrad auf der Hauptwelle kann sich in Bezug auf die Hauptwelle frei drehen, kann aber für eine Drehung mit der Hauptwelle selektiv gesperrt werden. Das Zahnrad auf der Hauptwelle tritt mit einem entsprechenden Zahnrad auf der Vorgelegewelle in Eingriff. Durch das Steuern der leistungsverzweigten Hülse, sodass die Eingangswelle direkt mit einem Zahnrad auf der Hauptwelle verbunden ist, kann ein Drehmoment von der Eingangswelle zu der Vorgelegewelle oder von der Eingangswelle zu der Hauptwelle direkt übertragen werden. Das leistungsverzweigte Getriebe kann also durch die Verbindung mit der ersten Getriebeeinheit in Eingriff gebracht werden, sodass ein Drehmoment direkt von der Eingangswelle auf die Hauptwelle oder von der Eingangswelle auf die Vorgelegewelle und von der Vorgelegewelle zu der Hauptwelle übertragen werden kann. Das leistungsverzweigte Getriebe kann angeordnet werden, dass für jeden Gang der ersten Getriebeeinheit zwei Gangstufen mit unterschiedlichen Übersetzungen vorgesehen sind. Das leistungsverzweigte Getriebe kann so gesteuert werden, dass es einen niedrig leistungsverzweigten Gang oder einen hoch leistungsverzweigten Gang einlegt. Der niedrig leistungsverzweigte Gang hat die höchste und der hoch leistungsverzweigte Gang die niedrigste Übersetzung. Ein Steuern des leistungsverzweigten Getriebes zum Einlegen des niedrig leistungsverzweigten Gangs kann ein Steuern der leistungsverzweigten Hülse zur Verbindung der Eingangswelle mit dem Zahnrad auf der Hauptwelle umfassen, und ein Einlegen des hoch leistungsverzweigten Gangs kann ein Steuern der leistungsverzweigten Hülse zum Sperren des Zahnrads auf der Eingangswelle umfassen. Abhängig von der Anzahl der Zähne auf den jeweiligen Zahnrädern kann alternativ dazu das Einlegen des niedrig leistungsverzweigten Gangs ein Steuern der leistungsverzweigten Hülse umfassen, um das Zahnrad auf der Eingangswelle zu sperren, und ein Einlegen des hoch leistungsverzweigten Gangs kann ein Steuern der leistungsverzweigten Hülse umfassen, um die Eingangswelle mit dem Zahnrad auf der Hauptwelle zu verbinden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist ein Steuern der Kopplungsvorrichtung in geeigneter Weise ein Steuern einer Schaltgabel zur axialen Verschiebung einer Kopplungshülse auf. Die Kopplungsvorrichtung kann somit eine axial verschobene Kopplungshülse aufweisen. Die Kopplungshülse kann angeordnet werden, in einer ersten Position die zweite Getriebeeinheit und die Ausgangswelle zu verbinden. In einer zweiten Position kann die Kopplungshülse angeordnet werden, die zweite Getriebeeinheit und damit das gesamte Getriebe von der Ausgangswelle und damit von mindestens einem Antriebsrad des Fahrzeugs zu trennen. Die Kopplungshülse ist in geeigneter Weise an der Ausgangswelle befestigt. Die axiale Verschiebung der Kopplungshülse kann mit einer Schaltgabel der Kopplungsvorrichtung vorgesehen werden. Die Schaltgabel kann im Eingriff mit einer außen umlaufenden Nut in der Kopplungshülse angeordnet sein. Die Schaltgabel kann durch ein Stellglied beeinflusst werden. Der Aktuator kann ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder sein.
Das Verfahren kann auch ein Steuern der Antriebseinheit aufweisen. Die Antriebseinheit kann auf eine Leerlaufdrehzahl gesteuert oder vollständig abgeschaltet werden, wenn die Kopplungsvorrichtung gesteuert wurde, die zweite Getriebeeinheit von der Ausgangswelle zu trennen. Durch Abschalten der Antriebseinheit können alle drehenden Teile mit Ausnahme der Ausgangswelle zum Stillstand gebracht werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch und die Schleppverluste im Getriebe weiter verringert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die zweite Getriebeeinheit ein Planetengetriebe, das angeordnet ist, einen Gang im hohen Übersetzungsbereich und einen Gang im niedrigen Übersetzungsbereich vorzusehen, und wobei ein Trennen der zweiten Getriebeeinheit von der Ausgangswelle ein Trennen des Planetengetriebes von der Ausgangswelle aufweist. In einer ersten Gangposition, die dem Gang im niedrigen Übersetzungsbereich entspricht, ist eine niedrigere Übersetzung als 1:1 im Planetengetriebe vorgesehen. In einer zweiten Gangposition, die dem Gang im hohen Übersetzungsbereich entspricht, ist die Übersetzung im Planetengetriebe 1:1. Die zweite Getriebeeinheit wird also dazu verwendet, die Anzahl der Übersetzungen zu verdoppeln, die von der ersten Getriebeeinheit zur Verfügung stehen, und auch, als Beispiel, die Anzahl der Gänge, die von der Kombination aus dem leistungsverzweigten Getriebe und der ersten Getriebeeinheit zur Verfügung stehen. Das Planetengetriebe ist in geeigneter Weise mit der Hauptwelle der ersten Getriebeeinheit verbunden. Das Planetengetriebe kann drei Komponenten aufweisen, die relativ zueinander drehbar angeordnet sind, nämlich ein Sonnenzahnrad, einen Planetenradträger mit Planetenzahnrädern und ein Hohlzahnrad. Planetenzahnräder sind mit Lagern drehbar an dem Planetenradträger angeordnet. Das Sonnenzahnrad ist drehbar mit der Hauptwelle der ersten Getriebeeinheit verbunden, und die Planetenzahnräder treten mit dem Sonnenzahnrad in Eingriff. Das Hohlzahnrad umschließt die Planetenzahnräder und tritt mit diesen in Eingriff. Die Hauptwelle kann mit dem Sonnenzahnrad über eine Keilverbindung verbunden werden.
Die zweite Getriebeeinheit kann alternativ anstelle des Planetengetriebes eine Kupplungsanordnung aufweisen, um ein Drehmoment zwischen der Ausgangswelle und der Hauptwelle zu übertragen. Die Kupplungsanordnung kann auch angepasst werden, die Drehzahl der Hauptwelle und die Drehzahl der Ausgangswelle zu synchronisieren, sodass die Kopplungsvorrichtung die zweite Getriebeeinheit und die Ausgangswelle verbinden kann. Die Anordnung kann eine Scheibenkupplung, Kegelkupplung oder ähnliches aufweisen.
Die Kopplungsvorrichtung ist in geeigneter Weise angeordnet, den Planetenradträger und die Ausgangswelle des Getriebes selektiv zu verbinden/trennen. So kann der Schritt des Trennens der zweiten Getriebeeinheit von der Ausgangswelle ein Steuern der Kopplungsvorrichtung aufweisen, sodass der Planetenradträger von der Ausgangswelle getrennt wird. Die Kopplungshülse kann angeordnet werden, in der ersten Position den Planetenradträger mit der Ausgangswelle des Getriebes zu verbinden. Die Kopplungshülse kann auch in einer dritten Position das Hohlzahnrad mit der Ausgangswelle koppeln und so einen Rückwärtsgang ermöglichen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren ferner ein Synchronisieren der Drehzahl der Hauptwelle und der Drehzahl der Ausgangswelle, und ein Steuern der Kopplungsvorrichtung, um die zweite Getriebeeinheit mit der Ausgangswelle zu verbinden, um den Freilaufbetrieb zu beenden, auf. Die Kopplungsvorrichtung ist in geeigneter Weise unsynchronisiert. Die Kopplungsvorrichtung wird also nicht mittels einer Synchronisiervorrichtung gesteuert, und die Komponenten, die mittels der Kopplungshülse verbunden werden sollen, sollten daher auf andere Weise gesteuert werden, um ähnliche Drehzahlen zu erreichen. Das Verfahren kann somit ein Synchronisieren der Drehzahl der zweiten Getriebeeinheit und der Drehzahl der Ausgangswelle aufweisen. Durch ein Steuern des Getriebes auf Synchrondrehzahl zwischen den beiden durch die Kopplungsvorrichtung zu verbindenden Komponenten wird die axiale Verschiebung der Kopplungshülse zur Verbindung der Komponenten erleichtert. Wenn die Komponenten getrennt werden sollen, kann das Getriebe gesteuert werden, sodass ein Drehmomentausgleich zwischen den Komponenten stattfindet, wodurch die Kopplungshülse kein Drehmoment überträgt. Dadurch wird es möglich, die Kopplungshülse axial zu bewegen, um die Komponenten voneinander zu trennen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist ein Synchronisieren der Drehzahl der Hauptwelle und der Drehzahl der Ausgangswelle ein Steuern einer auf der Ausgangswelle angeordneten Kupplungsvorrichtung auf, sodass die Kupplungsvorrichtung mit dem Planetengetriebe der zweiten Getriebeeinheit in Eingriff tritt. Wenn die Kupplungsvorrichtung gesteuert wird, mit dem Planetengetriebe in Eingriff zu treten, wird die Kupplungsvorrichtung zu rutschen beginnen, und das Drehmoment von den drehenden Antriebsrädern wird über die Kupplungsvorrichtung zu dem Planetengetriebe übertragen werden. Die Kupplungsvorrichtung wird dadurch die Drehzahlen des Planetengetriebes und der Ausgangswelle synchronisieren. In geeigneter Weise ist die Kupplungsvorrichtung angeordnet, mit dem Planetenradträger der zweiten Getriebeeinheit in Eingriff zu treten. Das Drehmoment von den drehenden Antriebsrädern wird dadurch über die Kupplungsvorrichtung zu dem Planetenradträger übertragen, der sich mit der gleichen Drehzahl wie die Ausgangswelle zu drehen beginnen wird.
Das Verfahren kann durch eine Steuerungsanordnung im Fahrzeugantriebsstrang durchgeführt werden. Eine solche Steuerungsanordnung kann eine oder mehrere Steuereinheiten aufweisen und kann auch angepasst sein, das Getriebe und die Antriebseinheit zu steuern. Das Verfahren wird in geeigneter Weise automatisch durchgeführt, wenn festgestellt worden ist, dass von der Antriebseinheit kein Beschleunigungsmoment und kein Verzögerungsmoment angefordert wird, um einen Freilaufbetrieb zu erreichen.
Jeder der Gänge in der ersten Getriebeeinheit wird für mehrere Gänge der Gesamtzahl der von dem Getriebe als Ganzes vorgesehenen Gänge verwendet. Zum Beispiel kann ein erster Gang der ersten Getriebeeinheit für den ersten und zweiten Gang des Getriebes, niedrige und hohe Leistungsverzweigung, niedriger Übersetzungsbereich, und auch für den siebten und achten Gang, niedrige und hohe Leistungsverzweigung, hoher Übersetzungsbereich, in einer Weise verwendet werden, die einem Fachmann gut bekannt ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Steuerungsanordnung zum Steuern eines Getriebes eines Fahrzeugantriebsstrangs vorgesehen. Das Getriebe ist angeordnet, das Drehmoment selektiv zwischen der Antriebseinheit und mindestens einem Antriebsrad zu übertragen. Das Getriebe weist auf: eine Eingangswelle, die selektiv mit der Antriebseinheit verbunden ist, eine Ausgangswelle, die mit dem mindestens einen Antriebsrad verbunden ist, eine erste Getriebeeinheit, die mit der Eingangswelle verbindbar ist, und eine zweite Getriebeeinheit, die nach der ersten Getriebeeinheit angeordnet ist und mit der ersten Getriebeeinheit und der Ausgangswelle verbindbar ist, wobei das Getriebe eine Kopplungsvorrichtung aufweist, die nach der zweiten Getriebeeinheit angeordnet ist, um die zweite Getriebeeinheit selektiv von der Ausgangswelle zu trennen. Die Steuerungsanordnung weist auf:

- Mittel zum Steuern der Kopplungsvorrichtung, um die zweite Getriebeeinheit von der Ausgangswelle zu trennen, um einen Freilaufbetrieb zu erreichen.

Die Steuerungsanordnung kann auch Mittel zum Feststellen aufweisen, dass von der Antriebseinheit kein Beschleunigungsmoment und kein Verzögerungsmoment angefordert werden. Die Mittel zum Feststellen, dass kein Beschleunigungsmoment und kein Verzögerungsmoment von der Antriebseinheit angefordert werden, und die Mittel zum Steuern der Kopplungsvorrichtung zum Trennen der zweiten Getriebeeinheit von der Ausgangswelle können z.B. verschiedene Softwaremodule/-teile in der Steuereinrichtung, Programmcode oder ähnliches sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeugantriebsstrang vorgesehen, wobei der Antriebsstrang aufweist: eine Antriebseinheit und ein Getriebe, wobei das Getriebe angeordnet ist, ein Drehmoment selektiv zwischen der Antriebseinheit und mindestens einem Antriebsrad zu übertragen. Das Getriebe weist auf: eine Eingangswelle, die selektiv mit der Antriebseinheit verbunden ist, eine Ausgangswelle, die mit dem mindestens einen Antriebsrad verbunden ist, eine erste Getriebeeinheit, die mit der Eingangswelle verbindbar ist, und eine zweite Getriebeeinheit, die nach der ersten Getriebeeinheit angeordnet ist und mit der ersten Getriebeeinheit und der Ausgangswelle verbindbar ist, wobei das Getriebe eine Kopplungsvorrichtung aufweist, die nach der zweiten Getriebeeinheit angeordnet ist, um die zweite Getriebeeinheit selektiv von der Ausgangswelle zu trennen. Der Antriebsstrang weist ferner eine Steuerungsanordnung auf, die aufweist: Mittel zum Steuern der Kopplungsvorrichtung, um die zweite Getriebeeinheit von der Ausgangswelle zu trennen, um einen Freilaufbetrieb zu erreichen.
Es versteht sich, dass alle für den Verfahrensaspekt der Erfindung beschriebenen Ausführungsformen auch auf den Aspekt der Steuerungsanordnung und den Antriebsstrangaspekt der Erfindung anwendbar sind. Das heißt, die Steuerungsanordnung kann konfiguriert sein, jeden beliebigen Schritt des Verfahrens gemäß verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen.
Weitere Aufgaben, Vorteile und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus den folgenden Details und auch durch die Umsetzung der Erfindung in die Praxis deutlich. Während im Folgenden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben sind, ist zu beachten, dass sie sich nicht auf die konkret beschriebenen Details beschränkt. Fachleute, die Zugang zu den hierin enthaltenen Lehren haben, erkennen weitere Anwendungen, Modifikationen und Einfügungen auf anderen Gebieten, die in den Anwendungsbereich der Erfindung fallen.
Figurenliste
Zum besseren Verständnis der Ausführungsformen sowie weiterer Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung soll die nachstehende ausführliche Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, in denen die gleichen Bezugszeichen ähnliche Gegenstände in den verschiedenen Darstellungen bezeichnen und in denen

1 ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch zeigt,
2 einen Fahrzeugantriebsstrang gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch zeigt,
3 einen Fahrzeugantriebsstrang gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch zeigt,
4a-b ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen und
5 eine Steuereinheit oder einen Computer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrzeug 1 weist einen Antriebsstrang 3 auf, der eine Antriebseinheit 2, wie z.B. einen Verbrennungsmotor, ein Getriebe 4 und eine Kupplung (nicht gezeigt) aufweist, die zwischen der Antriebseinheit 2 und dem Getriebe 4 angeordnet ist. Das Getriebe 4 ist über eine Ausgangswelle des Getriebes 4 mit den Antriebsrädern 8 des Fahrzeugs 1 verbunden. Das Getriebe 4 der vorliegenden Erfindung kann eine erste Getriebeeinheit 4A und eine zweite Getriebeeinheit 4B aufweisen, die nach der ersten Getriebeeinheit 4A angeordnet ist. Dabei bezieht sich der Begriff vor auf eine Position, die näher an der Antriebseinheit 2 liegt, und der Begriff nach auf eine Position, die näher an den Antriebsrädern 8 liegt.
2 zeigt schematisch einen Antriebsstrang 3 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Antriebsstrang 3 weist eine Antriebseinheit 2, ein Getriebe 4 und eine Kupplung 11 auf, die zwischen der Antriebseinheit 2 und dem Getriebe 4 angeordnet ist. Das Getriebe 4 weist eine Eingangswelle 200, die mit der Kupplung 11 verbunden ist, und einer Ausgangswelle 300 auf, die mit den Antriebsrädern 8 verbunden ist. Das Getriebe 4 weist ferner eine erste Getriebeeinheit 4A, die mit der Eingangswelle 200 verbindbar ist, und eine zweite Getriebeeinheit 4B auf, die nach der ersten Getriebeeinheit 4A angeordnet ist und mit der ersten Getriebeeinheit 4A und der Ausgangswelle 300 verbindbar ist. Der Antriebsstrang 3 kann auch ein leistungsverzweigtes Getriebe 4S aufweisen, das vor der ersten Getriebeeinheit 4A angeordnet und mit der Eingangswelle 200 verbunden ist. Die erste Getriebeeinheit 4A kann somit über das leistungsverzweigte Getriebe 4S mit der Eingangswelle 200 verbunden werden. Die erste Getriebeeinheit 4A kann ein konventionelles Hauptgetriebe sein, das auf verschiedene Vorwärtsübersetzungen eingestellt werden kann. Die zweite Getriebeeinheit 4B kann ein Bereichsgetriebe sein. Das Getriebe 4 weist ferner eine Kopplungsvorrichtung (nicht gezeigt) auf, die nach der zweiten Getriebeeinheit 4B angeordnet ist, um die zweite Getriebeeinheit 4B selektiv von der Ausgangswelle 300 zu trennen. Die zweite Getriebeeinheit 4B und die Kopplungsvorrichtung werden unter Bezugnahme auf 3 näher erläutert.
Die erste Getriebeeinheit 4A weist eine Vorgelegewelle 202 mit Zahnrädern 203A, 204A, 205A auf, die drehbar an der Vorgelegewelle 202 befestigt sind. Beispielsweise kann Zahnrad 203A den ersten Gang, Zahnrad 204A den zweiten Gang und Zahnrad 205A den dritten Gang darstellen. Die erste Getriebeeinheit 4A weist auch eine Hauptwelle 206 mit entsprechenden Zahnrädern 203B, 204B, 205B auf, die sich in Bezug auf die Hauptwelle 206 frei drehen, jedoch selektiv für die Drehung mit der Hauptwelle 206 gesperrt werden können, um einen Gang einzulegen. Wenn sich die Zahnräder 203B, 204B, 205B in Bezug auf die Hauptwelle 206 frei drehen, befindet sich die erste Getriebeeinheit 4A im Leerlauf. Die Zahnräder 203B, 204B, 205B auf der Hauptwelle 206 werden mit Hilfe von Hülsen 207, 208, 210 entsprechend gesperrt. Zum Beispiel kann der erste Gang in der ersten Getriebeeinheit 4A eingelegt werden, indem eine erste Hülse 207, die angeordnet ist, um sich mit der Hauptwelle 206 zu drehen, in eine Position manövriert wird, in der das Zahnrad 203B im Eingriff ist, d.h. nach links in der Figur. Das Zahnrad 203B dreht sich dadurch mit der Hauptwelle 206 und die Vorgelegewelle 202 wird dadurch über das Zahnrad 203A mit der Hauptwelle 206 verbunden. Jedes Zahnradpaar auf der Vorgelegewelle 202 und der Hauptwelle 206 stellt eine Übersetzung dar. Der zweite Gang in der ersten Getriebeeinheit 4A kann eingelegt werden, indem die erste Hülse 207 vom Zahnrad 203B gelöst wird und stattdessen eine zweite Hülse 208 in eine Position nach rechts in der Figur bewegt wird, in der stattdessen das Zahnrad 204B im Eingriff ist. Das Zahnrad 204B wird dadurch mit der Hauptwelle 206 in Drehung versetzt. Entsprechend kann der dritte Gang in der ersten Getriebeeinheit 4A eingelegt werden, indem die zweite Hülse 208 in eine Position nach links in der Figur bewegt wird, in der stattdessen das Zahnrad 205B im Eingriff ist. Jeder des ersten bis dritten Gangs in der ersten Getriebeeinheit 4A wird für mehrere Gänge der Gesamtzahl der von dem Getriebe 4 als Ganzes vorgesehenen Gänge verwendet. Die erste Getriebeeinheit 4A kann ferner einen Rückwärtsgang (nicht gezeigt) und einen Kriechgang (nicht gezeigt) aufweisen.
Die Vorgelegewelle 202 weist ferner ein zusätzliches Zahnrad 209A auf, das ähnlich wie oben beschrieben drehbar an der Vorgelegewelle 202 befestigt ist. Die leistungsverzweigte Getriebeeinheit 4S weist ein entsprechendes Zahnrad 209B auf, das sich in Bezug auf die Eingangswelle 200 frei dreht, aber durch eine leistungsverzweigte Hülse 210 selektiv für die Drehung mit der Eingangswelle 200 gesperrt werden kann. Wenn die leistungsverzweigte Hülse 210 das Zahnrad 209B auf der Eingangswelle 200 sperrt, kann ein Drehmoment über das entsprechende Zahnrad 209A auf der Vorgelegewelle 202 zu der Vorgelegewelle 202 übertragen werden. Die leistungsverzweigte Hülse 210 kann mit einer leistungsverzweigten Synchronisiereinheit vorgesehen sein. Die leistungsverzweigte Hülse 210 kann ferner verwendet werden, um die Eingangswelle 200 direkt mit dem Zahnrad 205B der ersten Getriebeeinheit 4A zu verbinden. Auf diese Weise kann, je nachdem, ob das Zahnrad 205B auf der Hauptwelle 206 gegenüber der Hauptwelle 206 frei dreht oder ob es auf der Hauptwelle 206 gesperrt ist, ein Drehmoment über das entsprechende Zahnrad 205A auf der Vorgelegewelle 202 zu der Vorgelegewelle 202 übertragen oder ein Drehmoment von der Eingangswelle 200 direkt zu der Hauptwelle 206 übertragen werden. Das Zahnradpaar 209A-B und die leistungsverzweigte Hülse 210 können so verwendet werden, um zwei verschiedene leistungsverzweigte Übersetzungen für jeden Gang der ersten Getriebeeinheit 4A vorzusehen. Das leistungsverzweigte Getriebe 4S kann somit gesteuert werden, einen hoch leistungsverzweigten Gang oder einen niedrig leistungsverzweigten Gang einzulegen. Zum Beispiel kann das Einlegen des niedrig leistungsverzweigten Gangs aufweisen, dass die Eingangswelle 200 mit dem Zahnrad 205B auf der Hauptwelle 206 mittels der leistungsverzweigten Hülse 210 verbunden wird. Wenn z.B. der erste Gang in der ersten Getriebeeinheit 4A eingelegt ist, kann die Schalthülse 210 angeordnet sein, mit dem Zahnrad 205B in Eingriff zu treten. Auf diese Weise ist die Eingangswelle 200 direkt mit dem Zahnrad 205B verbunden, das über das Zahnrad 205A eine erste Übersetzung zwischen der Eingangswelle 200 und der Vorgelegewelle 202 herstellt. Das Zahnrad 205B ist jedoch nicht mit der Hauptwelle 206 gesperrt, aber die Vorgelegewelle 202 kann über das Zahnradpaar 203A-B mit der Hauptwelle 206 verbunden sein. Zum Einlegen des zweiten Gangs ist stattdessen das Zahnradpaar 209A-B im Eingriff, wodurch sich eine zweite Übersetzung zwischen einer Eingangswelle 201 und Vorgelegewelle 202 ergibt. Das Zahnrad 203B ist nach wie vor mit der ersten Haupthülse 207 entsprechend den obigen Ausführungen im Eingriff, wodurch der Bereich jedes Gangs erweitert wird. Diese Leistungsverzweigung kann für jeden Gang der ersten Getriebeeinheit 4A vorgenommen werden.
Die Vorgelegewelle 202 kann mit einem Wellenbremsmechanismus 212, wie z.B. einer Vorgelegewellenbremse, vorgesehen sein, um die Drehzahl der Vorgelegewelle 202 zu steuern. Es ist zu verstehen, dass das Getriebe 4 weitere, in der Figur nicht gezeigte Wellenbremsen aufweisen kann.
3 zeigt schematisch einen Antriebsstrang 3 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Antriebsstrang 3 kann, wie in 1 und in 2 beschrieben, konfiguriert sein. Der Antriebsstrang 3 weist somit eine Antriebseinheit 2, eine Kupplung 11 und ein Getriebe 4 auf. Das Getriebe 4 weist eine Eingangswelle 200, die mit der Kupplung 11 verbunden ist, und eine Ausgangswelle 300 auf, die mit den Antriebsrädern 8 verbunden ist. Das Getriebe 4 weist ferner ein leistungsverzweigtes Getriebe 4S, das mit der Eingangswelle 200 verbunden ist, eine erste Getriebeeinheit 4A, die nach dem leistungsverzweigten Getriebe 4S angeordnet ist und mit dem leistungsverzweigten Getriebe 4S verbindbar ist, und eine zweite Getriebeeinheit 4B auf, die nach der ersten Getriebeeinheit 4A angeordnet ist und mit der ersten Getriebeeinheit 4A und der Ausgangswelle 300 verbindbar ist. Die zweite Getriebeeinheit 4B weist ein Planetengetriebe 14 auf, das einen niedrigen und einen hohen Gang aufweist. Die zweite Getriebeeinheit 4B kann somit zwischen einer Gangposition im hohen Übersetzungsbereich und einer Gangposition im niedrigen Übersetzungsbereich gesteuert werden. In der Gangposition im niedrigen Übersetzungsbereich ist im Planetengetriebe 14 eine niedrigere Übersetzung als 1:1 vorgesehen. In der Gangposition im hohen Übersetzungsbereich ist im Planetengetriebe 14 die Übersetzung 1:1. 3 zeigt die zweite Getriebeeinheit 4B in der Gangposition im niedrigen Übersetzungsbereich.
Die zweite Getriebeeinheit 4B kann in einem Getriebegehäuse 12 untergebracht sein und weist eine Eingangswelle auf, die die Hauptwelle 206 der ersten Getriebeeinheit 4A sein kann. Das Planetengetriebe 14 weist drei Hauptkomponenten auf, die drehbar zueinander angeordnet sind, nämlich ein Sonnenzahnrad 18, einen Planetenradträger 20 und ein Hohlzahnrad 22. Mehrere Planetenzahnräder 24 sind mit Lagern auf dem Planetenradträger 20 drehbar angeordnet. Mit Kenntnis der Zähnezahl 32 des Sonnenzahnrads 18 und des Hohlzahnrads 22 kann die relative Übersetzung der drei Komponenten bestimmt werden. Das Sonnenzahnrad 18 ist drehbar mit der Hauptwelle 206 der ersten Getriebeeinheit 4A verbunden, und die Planetenzahnräder 24 treten mit dem Sonnenzahnrad 18 in Eingriff. Das Hohlzahnrad 22 umschließt und tritt mit den Planetenzahnrädern 24 in Eingriff. Die Zähne 32 des Sonnenzahnrads 18, der Planetenzahnräder 24 und des Hohlzahnrads 22 können abgeschrägt sein, sodass sie einen Winkel relativ zu einer gemeinsamen Drehachse 30 des Sonnenzahnrads 18, des Planetenradträgers 20 und des Hohlzahnrads 22 aufweisen. Die Hauptwelle 206 der ersten Getriebeeinheit 4A kann mit einer Welle 38 des Sonnenzahnrads 18 mittels einer Keilverbindung 34 verbunden sein.
Die zweite Getriebeeinheit 4B kann eine erste axial verschiebbare Kopplungshülse 42 aufweisen. Die erste Kopplungshülse 42 kann angeordnet sein, in einer ersten Position das Getriebegehäuse 12 mit dem Hohlzahnrad 22 zu verbinden. Diese erste Position entspricht der Gangposition im niedrigen Übersetzungsbereich. Die erste Kopplungshülse 42 kann angeordnet sein, in einer zweiten Position das Getriebegehäuse 12 vom Hohlzahnrad 22 zu trennen sowie die Hauptwelle 206 und den Planetenradträger 20 zu verbinden, sodass die Hauptwelle 206 und der Planetenradträger 20 mit ähnlichen Drehzahlen drehen.
Das Getriebe 4 umfasst auch eine Kopplungsvorrichtung 40, die nach der zweiten Getriebeeinheit 4B angeordnet ist, um die zweite Getriebeeinheit 4B selektiv von der Ausgangswelle 300 zu trennen. Die Kopplungsvorrichtung 40 kann eine zweite axial verschiebbare Kopplungshülse 43 aufweisen, die in einer ersten Position den Planetenradträger 20 mit der Ausgangswelle 300 verbindet und in einer zweiten Position den Planetenradträger 20 von der Ausgangswelle 300 trennt. Somit kann die zweite axial verschiebbare Kopplungshülse 43 in der ersten Position angeordnet werden, das Getriebe 4 mit den Antriebsrädern 8 des Fahrzeugs 1 zu verbinden. In der zweiten Position ist die zweite Kopplungshülse 43 nur mit der Ausgangswelle 300 und nicht mit dem Hohlzahnrad 22 oder dem Planetenradträger 20 verbunden. In 3 befindet sich die Kopplungsvorrichtung 40 in der zweiten Position, in der der Planetenradträger 20 und damit die zweite Getriebeeinheit 4B von der Ausgangswelle 300 getrennt ist. Somit darf in dieser Figur kein Drehmoment vom Getriebe 4 zu der Ausgangswelle 300 und den Antriebsrädern 8 oder umgekehrt übertragen werden.
Die zweite axial verschiebbare Kopplungshülse 43 kann in einer dritten Position auch das Hohlzahnrad 22 mit der Ausgangswelle 300 verbinden und damit einen Rückwärtsgang ermöglichen. Um einen Rückwärtsgang zu erreichen, ist die erste Kopplungshülse 42 angeordnet, den Planetenradträger 20 mit dem Getriebegehäuse 12 zu verbinden.
Die erste Kopplungshülse 42 kann mit ersten Keilen 50 an einem Innenumfang der Hülse 42 und zweiten Keilen 51 an einem Außenumfang der Hülse 42 vorgesehen sein. Die ersten Keile 50, die am Innenumfang der Hülse 42 angeordnet sind, können mit entsprechenden ersten zusammenwirkenden Keilen 50' zusammenwirken, die auf der Welle 38 des Sonnenzahnrads 18 angeordnet sind. Die entsprechenden ersten zusammenwirkenden Keile 50', die auf der Welle 38 des Sonnenzahnrads 18 angeordnet sind, können auf dem Umfang eines ersten Ritzels 46 vorgesehen sein, das auf der Welle 38 des Sonnenzahnrads 18 montiert ist. Die ersten Keile 50 am Innenumfang der Hülse 42 können auch angeordnet sein, mit entsprechenden ersten zusammenwirkenden Keilen 50", die auf dem Planetenradträger 20 angeordnet sind, zusammenzuwirken. Die entsprechenden ersten zusammenwirkenden Keile 50", die auf dem Planetenradträger 20 angeordnet sind, können am Umfang eines zweiten Ritzels 44 vorgesehen sein, das auf dem Planetenradträger 20 montiert ist. Die an dem Außenumfang der Hülse 42 angeordneten zweiten Keile 51 können mit entsprechenden zweiten zusammenwirkenden Keilen 51' zusammenwirken, die auf einem Vorsprung 52 angeordnet sind, der fest mit dem Getriebegehäuse 12 verbunden ist.
Die zweite axial verschiebbare Kopplungshülse 43 der Kopplungsvorrichtung 40 kann auf einer Innenfläche dritte Keile 59 aufweisen, die angeordnet sind, mit entsprechenden dritten zusammenwirkenden Keilen 59', 59", 59''' zusammenzuwirken, die jeweils auf dem Hohlzahnrad 22, dem Planetenradträger 20 und der Ausgangswelle 300 angeordnet sind. Die entsprechenden dritten zusammenwirkenden Keile 59", die auf dem Planetenradträger 20 angeordnet sind, können auf dem Umfang eines dritten Ritzels 49 gebildet sein, das auf dem Planetenradträger 20 montiert ist. Die entsprechenden dritten zusammenwirkenden Keile 59''', die auf der Ausgangswelle 300 vorgesehen sind, können auf dem Umfang eines vierten Ritzels 53 gebildet sein, das auf der Ausgangswelle 300 montiert ist.
Die axiale Verschiebung der ersten und zweiten Kopplungshülse 42, 43 kann mit einer ersten und zweiten Schaltgabel 60, 61 vorgesehen werden, die in einer außen umlaufenden Nut 62 in der jeweiligen Kopplungshülse 42, 43 angeordnet sind. Die erste Schaltgabel 60 kann durch einen ersten Aktuator 66 betätigt werden und die zweite Schaltgabel 61 kann durch einen zweiten Aktuator 67 betätigt werden. Der erste und zweite Aktuator 66, 67 kann ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder sein.
Der Antriebsstrang 3 kann auch eine auf der Ausgangswelle 300 angeordnete Kupplungsvorrichtung 80 aufweisen. Die Kupplungsvorrichtung 80 kann als Planetenkupplung bezeichnet werden, wenn die zweite Getriebeeinheit 4B ein Planetengetriebe 14 aufweist. Die Kupplungsvorrichtung 80 ist in geeigneter Weise angeordnet, sodass sie gesteuert werden kann, mit dem Planetengetriebe 14 der zweiten Getriebeeinheit 4B in Eingriff zu treten. In geeigneter Weise ist die Kupplungsvorrichtung 80 zwischen einer ersten Position, in der die Kupplungsvorrichtung 80 mit dem Planetengetriebe 14 in Eingriff tritt, und einer zweiten Position beweglich, in der die Kupplungsvorrichtung 80 nicht mit dem Planetengetriebe 14 in Eingriff tritt. Die Kupplungsvorrichtung 80 ist geeignet, die Drehzahl der Ausgangswelle 300 und die Drehzahl des Planetenradträgers 20 zu synchronisieren, sodass die Kopplungsvorrichtung 40 gesteuert werden kann, die zweite Getriebeeinheit 4B mit der Ausgangswelle 300 zu verbinden.
Der Antriebsstrang 3 kann ferner eine elektronische Steuerungsanordnung 70 aufweisen, die mit dem Getriebe 4, der Antriebseinheit 2 und der Kupplung 11 verbunden ist. Die Steuerungsanordnung 70 kann eine Steuereinheit 71 aufweisen, und ein Rechner 72 kann mit der Steuereinheit 71 verbunden sein. Die Steuereinheit 71 kann eine Getriebesteuereinheit, eine Motorsteuereinheit oder eine beliebige andere Steuereinheit eines Fahrzeugs sein. Die Steuerungsanordnung 70 kann mehrere verschiedene Steuereinheiten aufweisen. Die Steuerungsanordnung 70 kann Mittel zum Steuern der Kopplungsvorrichtung 40 aufweisen, um die zweite Getriebeeinheit 4B von der Ausgangswelle 300 zu trennen, sodass ein Freilaufbetrieb erreicht wird. Die Steuerungsanordnung 70 kann Mittel zur Synchronisierung der Drehzahl der Hauptwelle 206 und der Drehzahl der Ausgangswelle 300 sowie Mittel zum Steuern der Kopplungsvorrichtung 40 aufweisen, um die zweite Getriebeeinheit 4B mit der Ausgangswelle 300 zu verbinden, um den Freilaufbetrieb zu beenden.
4a zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes 4 eines Fahrzeugantriebsstrangs 3 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Fahrzeugantriebsstrang 3 und das Getriebe 4 können wie in 2 und 3 dargestellt konfiguriert sein. Das Verfahren weist auf: Steuern s101 der Kopplungsvorrichtung 40, um die zweite Getriebeeinheit 4B von der Ausgangswelle 300 zu trennen, um einen Freilaufbetrieb zu erreichen.
Das Verfahren kann mittels der Steuerungsanordnung 70 des Antriebsstrangs 3 durchgeführt werden. Das Verfahren kann als ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes 4 zur Erreichung eines Freilaufbetriebs bezeichnet werden. Das Verfahren wird in geeigneter Weise eingeleitet, wenn von der Antriebseinheit 2 kein Beschleunigungsmoment und kein Verzögerungsmoment angefordert werden. Das Verfahren kann also ein Bestimmen aufweisen, dass von der Antriebseinheit 2 kein Beschleunigungsmoment und kein Verzögerungsmoment angefordert werden, und dann ein Steuern s101 der Kopplungsvorrichtung 40 aufweisen, die zweite Getriebeeinheit 4B von der Ausgangswelle 300 zu trennen. Das Bestimmen, dass kein Beschleunigungsmoment und kein Verzögerungsmoment angefordert werden, kann ein Feststellen einer Anforderung für den Freilaufbetrieb von einem Fahrzeugsystem, wie z.B. einem Geschwindigkeitsregelungssystem, aufweisen.
Das Steuern s101 der Kopplungsvorrichtung 40, die zweite Getriebeeinheit 4B von der Ausgangswelle 300 zu trennen, kann aufweisen, das Planetengetriebe 14 der zweiten Getriebeeinheit 4B von der Ausgangswelle 300 zu trennen. Das Steuern s101 der Kopplungsvorrichtung 40, die zweite Getriebeeinheit 4B von der Ausgangswelle 300 zu trennen, kann aufweisen, die Kopplungsvorrichtung 40 zu steuern, sodass der Planetenradträger 20 von der Ausgangswelle 300 getrennt wird.
Das Steuern s101 der Kopplungsvorrichtung 40, die zweite Getriebeeinheit 4B von der Ausgangswelle 300 zu trennen, kann aufweisen, eine Schaltgabel 61 zu steuern, eine Kopplungshülse 43 axial zu verschieben. Die Schaltgabel 61 kann gesteuert werden, die Kopplungshülse 43 zu verschieben, sodass der Planetenradträger 20 von der Ausgangswelle 300 getrennt wird.
4b zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes 4 eines Fahrzeugantriebsstrangs 3 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Fahrzeugantriebsstrang 3 und das Getriebe 4 können wie in 2 und 3 dargestellt konfiguriert sein. Das Verfahren weist auf: Steuern s101 der Kopplungsvorrichtung 40, um die zweite Getriebeeinheit 4B von der Ausgangswelle 300 zu trennen, um einen Freilaufbetrieb, wie in 4a beschrieben, zu erreichen. Das Verfahren weist ferner auf: Synchronisieren s102 der Drehzahl der Hauptwelle 206 und der Drehzahl der Ausgangswelle 300, und Steuern s103 der Kopplungsvorrichtung 40, um die zweite Getriebeeinheit 4B mit der Ausgangswelle 300 zu verbinden, um den Freilaufbetrieb zu beenden. Da die Hauptwelle 206 mit der zweiten Getriebeeinheit 4B verbunden ist, wird sich die zweite Getriebeeinheit 4B mit der gleichen Drehzahl wie die Hauptwelle 206 drehen. Um die zweite Getriebeeinheit 4B mittels der Kopplungsvorrichtung 40 mit der Ausgangswelle 300 verbinden zu können, müssen die Drehzahlen im Wesentlichen synchronisiert sein. Das Synchronisieren s102 und das Steuern s103 der Kopplungsvorrichtung 40 zum Beenden des Freilaufbetriebs erfolgt in geeigneter Weise, wenn von der Antriebseinheit 2 erneut ein Beschleunigungsmoment oder ein Verzögerungsmoment angefordert worden ist.
Das Synchronisieren s102 der Drehzahl der Hauptwelle 206 und der Drehzahl der Ausgangswelle 300 kann ein Steuern einer auf der Ausgangswelle 300 angeordneten Kupplungsvorrichtung 80 aufweisen, sodass die Kupplungsvorrichtung 80 mit dem Planetengetriebe 14 der zweiten Getriebeeinheit 4B in Eingriff tritt. Wenn die Kupplungsvorrichtung 80 gesteuert wird, mit dem Planetengetriebe 14 in Eingriff zu treten, beginnt die Kupplungsvorrichtung 80 zu rutschen, und das Drehmoment von den drehenden Antriebsrädern 8 wird zu dem Planetengetriebe 14 übertragen werden. Die Kupplungsvorrichtung 80 wird dadurch die Drehzahl des Planetengetriebes 14 und der Ausgangswelle 300 synchronisieren. In geeigneter Weise wird die Kupplungsvorrichtung 80 gesteuert, mit dem Planetenradträger 20 der zweiten Getriebeeinheit 4B in Eingriff zu treten.
Das Steuern s103 der Kopplungsvorrichtung 40, um die zweite Getriebeeinheit 4B mit der Ausgangswelle 300 zu verbinden, kann aufweisen, die Kopplungshülse 43 zu steuern, den Planetenradträger 20 mit der Ausgangswelle 300 zu verbinden. Die Kopplungshülse 43 der Kopplungsvorrichtung 40 kann gesteuert werden, sodass die dritten Keile 59 der Kopplungshülse 43 mit den entsprechenden dritten zusammenwirkenden Keile 59", 59''' auf dem Planetenradträger 20 und der Ausgangswelle 300 in Eingriff tritt.
5 ist eine Darstellung einer Version einer Vorrichtung 500. Die/der unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschriebene Steuereinheit 71 und/oder Computer 72 können/kann in einer Version die Vorrichtung 500 aufweisen. Der Begriff „Verbindung“ bezieht sich hier auf eine Kommunikationsverbindung, die eine physikalische Verbindung wie eine optoelektronische Kommunikationsleitung oder eine nicht-physikalische Verbindung wie eine drahtlose Verbindung, z.B. eine Funkverbindung oder Mikrowellenverbindung, sein kann. Die Vorrichtung 500 weist einen nichtflüchtigen Speicher 520, eine Datenverarbeitungseinheit 510 und einen Schreib-/Lesespeicher 550 auf. Der nichtflüchtige Speicher 520 hat ein erstes Speicherelement 530, in dem ein Computerprogramm, z.B. ein Betriebssystem, zum Steuern der Funktion der Vorrichtung 500 gespeichert ist. Die Vorrichtung 500 weist ferner einen Bus-Controller, einen seriellen Kommunikationsanschluss, E/A-Mittel, einen A/D-Wandler, eine Eingabe- und Übertragungseinheit für Zeit und Datum, einen Ereigniszähler und eine Unterbrechungssteuerung (nicht abgebildet) auf. Der nichtflüchtige Speicher 520 weist auch ein zweites Speicherelement 540 auf.
Ein Computerprogramm P ist vorgesehen, das Routinen zum Steuern eines Getriebes eines Fahrzeugantriebsstrangs aufweist. Das Computerprogramm P weist Routinen zum Steuern der Kopplungsvorrichtung auf, um die zweite Getriebeeinheit von der Ausgangswelle zu trennen, um einen Freilaufbetrieb zu erreichen. Das Computerprogramm P weist Routinen zum Synchronisieren der Drehzahl der Hauptwelle/des Planetengetriebes und der Drehzahl der Ausgangswelle auf. Das Computerprogramm P weist Routinen zum Steuern der Kopplungshülse auf, um die zweite Getriebeeinheit mit der Ausgangswelle zu verbinden, um den Freilaufbetrieb zu beenden.
Das Programm P kann in ausführbarer Form oder in komprimierter Form in einem Speicher 560 und/oder in einem Schreib-/Lesespeicher 550 gespeichert werden.
Wenn die Datenverarbeitungseinheit 510 beschrieben wird, eine bestimmte Funktion auszuführen, bedeutet dies, dass die Datenverarbeitungseinheit 510 einen bestimmten Teil des im Speicher 560 gespeicherten Programms oder einen bestimmten Teil des im Schreib-/Lesespeicher 550 gespeicherten Programms ausführt.
Die Datenverarbeitungseinheit 510 kann mit einem Datenport 599 über einen Datenbus 515 kommunizieren. Der nichtflüchtige Speicher 520 ist für die Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 512 vorgesehen. Der separate Speicher 560 ist für die Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 511 vorgesehen. Der Schreib/Lese-Speicher 550 ist für die Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit 510 über einen Datenbus 514 vorgesehen.
Wenn Daten über den Datenport 599 empfangen werden, werden sie vorübergehend im zweiten Speicherelement 540 gespeichert. Wenn empfangene Eingabedaten zwischengespeichert wurden, ist die Datenverarbeitungseinheit 510 bereit, die Codeausführung wie oben beschrieben durchzuführen.
Teile der hier beschriebenen Verfahren können durch die Vorrichtung 500 mittels der Datenverarbeitungseinheit 510, die das im Speicher 560 oder im Schreib-/Lesespeicher 550 gespeicherte Programm ausführt, ausgeführt werden. Wenn die Vorrichtung 500 das Programm ausführt, werden die hier beschriebenen Verfahren ausgeführt.
Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie soll weder erschöpfend sein noch die Erfindung auf die beschriebenen Varianten beschränken. Viele Modifikationen und Variationen werden für einen Fachmann offensichtlich sein. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Grundsätze der Erfindung und ihre praktischen Anwendungen am besten zu erläutern und es somit dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit den verschiedenen, dem Verwendungszweck angemessenen Modifikationen zu verstehen.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Getriebes (4) eines Fahrzeugantriebsstrangs (3), wobei das Getriebe (4) angeordnet ist, ein Drehmoment selektiv zwischen einer Antriebseinheit (2) und mindestens einem Antriebsrad (8) zu übertragen, wobei das Getriebe (4) aufweist: eine Eingangswelle (200), die selektiv mit der Antriebseinheit (2) verbunden ist, eine Ausgangswelle (300), die mit dem mindestens einen Antriebsrad (8) verbunden ist, eine erste Getriebeeinheit (4A), die mit der Eingangswelle (200) verbindbar ist, und eine zweite Getriebeeinheit (4B), die nach der ersten Getriebeeinheit (4A) angeordnet ist und mit der ersten Getriebeeinheit (4A) und der Ausgangswelle (300) verbindbar ist, wobei das Getriebe (4) eine Kopplungsvorrichtung (40) aufweist, die nach der zweiten Getriebeeinheit (4B) angeordnet ist, um die zweite Getriebeeinheit (4B) selektiv von der Ausgangswelle (300) zu trennen, wobei das Verfahren aufweist: - Steuern (s101) der Kopplungsvorrichtung (40), um die zweite Getriebeeinheit (4B) von der Ausgangswelle (300) zu trennen, wobei die Eingangswelle (200) mit der Antriebseinheit (2) verbunden ist, während die zweite Getriebeeinheit (4B) von der Ausgangswelle (300) über die Kopplungsvorrichtung (40) getrennt ist, um einen Freilaufbetrieb zu erreichen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die erste Getriebeeinheit (4A) eine Hauptgetriebeeinheit und die zweite Getriebeeinheit (4B) ein Bereichsgetriebe ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuern (s101) der Kopplungsvorrichtung ein Steuern einer Schaltgabel (61) aufweist, um eine Kopplungshülse (43) axial zu verschieben.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Getriebeeinheit (4B) ein Planetengetriebe (14) aufweist, das angeordnet ist, einen Gang im hohen Übersetzungsbereich und einen Gang im niedrigen Übersetzungsbereich vorzusehen, und wobei ein Trennen der zweiten Getriebeeinheit (4B) von der Ausgangswelle (300) ein Trennen des Planetengetriebes (14) von der Ausgangswelle (300) aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Getriebeeinheit (4A) eine Hauptwelle (206) aufweist, die mit der zweiten Getriebeeinheit (4B) verbindbar ist, und wobei das Verfahren ferner aufweist: - Synchronisieren (s102) der Drehzahl der Hauptwelle (206) und der Drehzahl der Ausgangswelle (300) und - Steuern (s103) der Kopplungsvorrichtung (40), um die zweite Getriebeeinheit (4B) mit der Ausgangswelle (300) zu verbinden, um den Freilaufbetrieb zu beenden.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das Synchronisieren (s102) der Drehzahl der Hauptwelle (206) und der Drehzahl der Ausgangswelle (300) ein Steuern einer auf der Ausgangswelle (300) angeordneten Kupplungsvorrichtung (80) aufweist, sodass die Kupplungsvorrichtung (80) mit dem Planetengetriebe (14) in Eingriff tritt.
Computerprogramm (P), wobei das Computerprogramm einen Programmcode aufweist, um eine Steuereinheit (71; 500) oder einen mit der Steuereinheit (71; 500) verbundenen Computer (72; 500) zu veranlassen, das Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.
Computerlesbares Medium, das Befehle aufweist, die, wenn sie von einer Steuereinheit (71; 500) oder einem mit der Steuereinheit (71; 500) verbundenen Computer (72; 500) ausgeführt werden, die Steuereinheit (71; 500) oder den Computer (72; 500) veranlassen, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
Steuerungsanordnung (70) zum Steuern eines Getriebes (4) eines Fahrzeugantriebsstrangs (3), wobei das Getriebe (4) angeordnet ist, ein Drehmoment selektiv zwischen einer Antriebseinheit (2) und mindestens einem Antriebsrad (8) zu übertragen, wobei das Getriebe (4) aufweist: eine Eingangswelle (200), die selektiv mit der Antriebseinheit (2) verbunden ist, eine Ausgangswelle (300), die mit dem mindestens einen Antriebsrad (8) verbunden ist, eine erste Getriebeeinheit (4A), die mit der Eingangswelle (200) verbindbar ist, und eine zweite Getriebeeinheit (4B), die nach der ersten Getriebeeinheit (4A) angeordnet ist und mit der ersten Getriebeeinheit (4A) und der Ausgangswelle (300) verbindbar ist, wobei das Getriebe (4) eine Kopplungsvorrichtung (40) aufweist, die nach der zweiten Getriebeeinheit (4B) angeordnet ist, um die zweite Getriebeeinheit (4B) selektiv von der Ausgangswelle (300) zu trennen, wobei die Steuerungsanordnung (70) aufweist: - Mittel zum Steuern der Kopplungsvorrichtung (40), um die zweite Getriebeeinheit (4B) von der Ausgangswelle (300) zu trennen, wobei die Eingangswelle (200) mit der Antriebseinheit (2) verbunden ist, während die zweite Getriebeeinheit (4B) von der Ausgangswelle (300) über die Kopplungsvorrichtung (40) getrennt ist, um einen Freilaufbetrieb zu erreichen.
Fahrzeugantriebsstrang (3) aufweisend: eine Antriebseinheit (2) und ein Getriebe (4), wobei das Getriebe (4) angeordnet ist, um Drehmoment selektiv zwischen der Antriebseinheit (2) und mindestens einem Antriebsrad (8) zu übertragen, wobei das Getriebe (4) aufweist: eine Eingangswelle (200), die selektiv mit der Antriebseinheit (2) verbunden ist, eine Ausgangswelle (300), die mit dem mindestens einen Antriebsrad (8) verbunden ist, eine erste Getriebeeinheit (4A), die mit der Eingangswelle (200) verbindbar ist, und eine zweite Getriebeeinheit (4B), die nach der ersten Getriebeeinheit (4A) angeordnet und mit der ersten Getriebeeinheit (4A) und der Ausgangswelle (300) verbindbar ist, wobei das Getriebe (4) eine Kopplungsvorrichtung (40) aufweist, die nach der zweiten Getriebeeinheit (4B) angeordnet ist, um die zweite Getriebeeinheit (4B) selektiv von der Ausgangswelle (300) zu trennen, wobei die Eingangswelle (200) mit der Antriebseinheit (2) verbunden ist, während die zweite Getriebeeinheit (4B) von der Ausgangswelle (300) über die Kopplungsvorrichtung (40) getrennt ist, und wobei der Fahrzeugantriebsstrang (3) ferner eine Steuerungsanordnung (70) gemäß Anspruch 9 aufweist.
Fahrzeug (1) mit einem Fahrzeugantriebsstrang (3) gemäß Anspruch 10.