DE19506148A1 - Verfahren zur Steuerung einer Getriebeanordnung eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Getrie­ beanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE- 42 22 115 A1 ist eine Getriebeanordnung bekannt, in welcher einem zwischen Brennkraftmaschine und Ausgleichsgetriebe angeordneten automatischen Getriebe eine Trennkupplung nachge­ schaltet ist. Der Abtrieb dieser Trennkupplung arbeitet auf ein dem Ausgleichsgetriebe vorgeschaltetes Planetengetriebe, welches zur Fahrtrichtungsumkehr des Kraftfahrzeuges über eine wahlweise verschiebbare Schiebemuffe in der gewünschten Drehrichtung auf das Ausgleichsgetriebe und somit auf die angetriebenen Fahrzeug­ räder wirkt.

Zwischen Planetengetriebe und Ausgleichsgetriebe wirken Synchro­ nisiereinrichtungen, die unterschiedliche Drehzahlen bei der Um­ schaltung der Fahrtrichtung synchronisieren.

Im Fahrbetrieb eines mit der eingangs genannten Getriebeanordnung ausgestatteten Kraftfahrzeuges ist eine Umschaltung aus einem Fahrbetrieb D in einen Rückwärtsfahrbetrieb R nur bei stehendem oder nahezu stehendem Fahrzeug möglich. Andernfalls kann es zu starken Schaltstößen, hohen Belastungen der Synchronisierungen und unerwünschten Geräuschen kommen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer Getriebeanordnung eines Kraftfahrzeuges zu schaf­ fen, welches einen komfortablen Gangwechsel zur Fahrtrichtungsum­ kehr ermöglicht und dabei Schaltstöße sowie damit verbundene Ge­ räusche vermeidet.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen benannt.

Wenn im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges bei beabsichtigter Fahrt­ richtungsumkehr eine Verzögerung beispielsweise durch Bremsen eingeleitet und während dieser Verzögerung die Trennkupplung au­ tomatisch geöffnet wird, anschließend das Ausgleichsgetriebe vom Umkehrgetriebe gekoppelt wird, so daß die dann frei zwischen Trennkupplung und Ausgleichsgetriebe rotierenden Massen bis zum Stillstand oder zumindest nahezu zum Stillstand kommen und ab­ schließend das Ausgleichsgetriebe in entgegengesetzter Drehrich­ tung mit dem Umkehrgetriebe gekoppelt wird, so ist durch diese Abfolge gewährleistet, daß die Umschaltung der Fahrtrichtung durch die Koppelung vom Ausgleichs- an das Umkehrgetriebe erst dann erfolgt, wenn diese Umschaltung stoßfrei möglich ist. Der verfahrensgemäße Ablauf wird dabei von einem Steuergerät sicher­ gestellt.

Vorteilhafterweise ist dadurch eine geräusch- und verschleißarme Umschaltung sichergestellt, da erst zu einem Zeitpunkt umgeschal­ tet wird, zu dem die zu koppelnden Getriebeteile stillstehen oder nahezu stillstehen.

Von weiterem Vorteil bezüglich Bauraum, Kosten und Gewicht ist es, daß die sonst üblichen Bauteile einer diesbezüglichen Syn­ chronisierung entfallen können.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist in einem Speicher des Steuer­ gerätes der momentanen Fahrgeschwindigkeit eine kritische Zeit­ dauer zugeordnet, die mindestens vergangen sein muß, bevor das Fahrzeug erneut in entgegengesetzter Fahrtrichtung beschleunigt wird. Bei Unterschreiten dieser Zeit würden die zu vermeidenden Geräusche und Schaltstöße auftreten.

Die kritische Zeitdauer wird mindestens aus der Summe der Verzö­ gerungszeit und der Umschaltzeit gebildet. Die Verzögerungszeit ist dabei eine Funktion der Verzögerung und der momentanen Ge­ schwindigkeit am Beginn der Verzögerung, während die Umschaltzeit als konstant angenommen werden kann.

Zur weiteren Verbesserung des Verfahrens wird vorgeschlagen, im Steuergerät eine für die gewünschte Fahrtrichtung erforderliche Schaltinformation zu verarbeiten, beispielsweise die Stellung des Getriebewählhebels. Hierdurch wird vermieden, daß das vollständi­ ge Verfahren vom Steuergerät durchgeführt wird, obwohl lediglich ein übliches Abbremsen des Fahrzeuges zum Beispiel vor einer Kur­ ve vorliegt.

Eine vorteilhafte Verkürzung der kritischen Zeitdauer läßt sich beispielsweise bei Fahrzeugen, deren Brennkraftmaschine im Schub­ betrieb automatisch abgestellt wird, dadurch erzielen, daß die Trennkupplung zu einem frühen Zeitpunkt geöffnet wird. Hierdurch kann die dann ablaufende Rotationszeit vollständig innerhalb oder zumindest im wesentlichen zeitgleich mit der Verzögerungszeit ab­ laufen.

Eine Verkürzung der Rotationszeit läßt sich weiterhin durch eine vom Steuergerät angesteuerte, auf die frei rotierenden Massen wirkende Bremsvorrichtung erzielen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand ei­ ner Zeichnung beispielhaft erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Übersicht über eine Getriebeanordnung eines Kraftfahrzeuges,

Fig. 2 qualitativ ein in einem Speicher eines Steuergerätes ge­ speichertes Kennfeld der momentanen Fahrgeschwindigkeit über der Zeit bei einer Verzögerung des Kraftfahrzeuges und

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 2 bei einer im Schubbetrieb automatisch abschaltenden Brennkraftmaschine.

In einem Kraftfahrzeug mit einem als Kegelscheibenumschlingungs­ getriebe ausgebildeten automatischen Getriebe ist einem Abtriebs­ scheibensatz 1 eine steuerbare Trennkupplung 2 nachgeschaltet. Ein Abtrieb 3 dieser Trennkupplung 2 treibt mittels einer Hohl­ welle 4 ein als Planetengetriebe ausgebildetes Umkehrgetriebe 5 an.

Ein Ausgang 6 des Umkehrgetriebes 5 ist mittels einer Schiebemuf­ fe 7 mit einem Ausgleichsgetriebe 8 für angetriebene Achsen 9 des Kraftfahrzeuges koppelbar.

Ein aufbauseitig im Kraftfahrzeug gelagerter Wählhebel 10 ist in eine Fahrstellung D für Vorwärtsfahren, eine Neutralstellung N und eine Fahrstellung R für Rückwärtsfahren manuell verschwenk­ bar. Der Wählhebel 10 wirkt in nicht dargestellter Weise auf ein die Schiebemuffe 7 in korrespondierende Stellungen D, N, R ver­ schiebendes Stellglied 11, wobei der Wählhebel 10 unabhängig von der aktuellen Stellung der Schiebemuffe 7 verschwenkbar ist.

Die Hohlwelle 4 trägt ein Sonnenrad 12 des Planetengetriebes und treibt einen Planetenträger 13, welcher an einem Hohlrad 14 abge­ stützt ein Ringrad 15 treibt. In Stellung D der Schiebemuffe 7 treibt der Planetenträger 13 die Achsen 9 für Vorwärtsfahrten an, in Stellung R treibt Ringrad 15 diese im umgekehrter Richtung, während in Stellung N der Schiebemuffe der Achsantrieb von der Brennkraftmaschine entkoppelt ist.

Ein elektronisches Steuergerät 16 des Kraftfahrzeuges steuert die vorbeschriebene Getriebeanordnung, wobei neben weiteren Informa­ tionen über einen Schalter 17 die Stellung des Wählhebels 10, die Stellung der Schiebemuffe 7., Raddrehzahlen, die Betätigung der Fußbremse und Werte der Fahrgeschwindigkeit V erfaßt und verar­ beitet werden.

Ausgangsseitig wird unter anderem über eine Steuerleitung 18 eine nicht gezeigte Vorrichtung zum Öffnen der Trennkupplung 2 und das Stellglied 11 angesteuert.

Im Vorwärtsfahrbetrieb des Kraftfahrzeuges mit einer momentanen Geschwindigkeit V_m und beabsichtigter Fahrtrichtungsumkehr wird das Kraftfahrzeug, ausgelöst durch das Betätigen der Fußbremse zu einem ersten Zeitpunkt t₁ während einer Verzögerungszeit t_verz verzögert, bis der Wert von V_m nahe Null oder gleich Null ist. In einem Speicher 19 des Steuergerätes 16 sind Werte für eine kritische Zeitdauer t_krit, welche bei t₁ beginnt, abgelegt. Ab erreichen dieser kritischen Zeit t_krit ist ein erneutes Anfahren des Kraftfahrzeuges in der entgegengesetzten Fahrtrichtung ohne Schaltstoß und daraus resultierende Geräusche möglich.

Das Steuergerät 16 öffnet gemäß Fig. 2 gegen Ende der Verzöge­ rungszeit t_verz die Trennkupplung 2 zu einem zweiten Zeitpunkt t₂, woraufhin bis zu einem dritten Zeitpunkt t₃ die Schiebemuffe 7 vom Stellglied 11 in die Neutralstellung N verschoben wird. Die jetzt frei zwischen der geöffneten Trennkupplung 2 und dem ent­ koppelten Ausgleichsgetriebe 8 rotierenden Massen verringern wäh­ rend einer Rotationszeit t_rot bis zu einem fünften Zeitpunkt t₅ ihre Drehzahl auf Null oder nahezu Null. Zwischenzeitlich wurde das Kraftfahrzeug zu einem vierten Zeitpunkt t₄ auf die Fahrge­ schwindigkeit Null abgebremst, wodurch die Verzögerungszeit t_verz endet.

Bis zu diesem Zeitpunkt muß dem Steuergerät 16 eine für die ge­ wünschte Fahrtrichtung erforderliche Schaltinformation zugeführt worden sein. Diese liegt vor, wenn der Fahrer des Kraftfahrzeuges bis zum Zeitpunkt t₅ zu einem beliebigen Zeitpunkt den Wählhebel 10 von D in R geschwenkt hat, was durch den Schalter 17 an das Steuergerät 16 signalisiert wird. Anderenfalls interpretiert das Steuergerät 16 den bisherigen Verzögerungsverlauf als normales Bremsmanöver und unterdrückt die Umschaltung der Schiebemuffe 7. Nach dem Erreichen von t₅ wird während einer bis einem sechsten Zeitpunkt t₆ dauernde Umschaltzeit t_um die Schiebemuffe 7 in die gewünschte Stellung R verschoben, wodurch die kritische Zeit t_krit erreicht ist.

Der Wert der kritischen Zeit t_krit ist dabei mindestens so groß, wie die Summe aus den Werten der vom Bremsverlauf und der Fahrge­ schwindigkeit V zum Zeitpunkt t₁ abhängenden Verzögerungszeit t_ver und der konstanten Umschaltzeit t_um.

Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Zeitpunkt t₂ auf einen frü­ heren Zeitpunkt zu verschieben, daß heißt die Trennkupplung 2 vergleichsweise früh zu öffnen. Fig. 3 zeigt diesen Fall für ein Kraftfahrzeug, dessen Brennkraftmaschine im Schubbetrieb zur Kraftstoffersparnis abgestellt wird. In diesem Fall läuft die sich zwischen t₃ und t₅ erstreckende Rotationszeit t_rot vollstän­ dig innerhalb und zeitgleich zu der Verzögerungszeit t_verz, wo­ durch ein früheres t_krit als im Falle der Fig. 2 erreicht wird.

In beiden Fällen kann die Rotationszeit t_rot durch eine vom Steu­ ergerät 16 angesteuerte, auf die Hohlwelle 4 wirkende Bremsvor­ richtung 20 verkürzt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Steuerung einer Getriebeanordnung eines Kraft­ fahrzeuges, mit einem Steuergerät und einem zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Ausgleichsgetriebe für angetrie­ bene Achsen angeordneten automatischen Getriebe, welchem eine steuerbare Trennkupplung nachgeschaltet ist, deren Abtrieb ein Umkehrgetriebe zugeordnet ist, und mit einem manuellen zu betätigenden, mindestens in eine Fahrstellung für Vorwärtsfahren, eine Neutralstellung und eine Fahrstellung für Rückwärtsfahren zu schwenkenden Wählhebel, wobei durch dessen Betätigung das Ausgleichsgetriebe wahlweise entweder die Achsen in der gewünschten Fahrtrichtung antrei­ bend mit dem Umkehrgetriebe gekoppelt oder entkoppelt wird dadurch gekennzeichnet, daß

• - im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeuges mit einer momentanen Ge­ schwindigkeit (V_m) bei beabsichtigter Fahrtrichtungsumkehr das Kraftfahrzeug während einer Verzögerungszeit (t_verz) verzögert wird bis der Wert für die Geschwindigkeit (V_m) gleich Null oder nahezu Null ist, wobei
• - während dieser Verzögerungszeit (t_verz) die Trennkupplung (2) automatisch öffnet, und
• - nach dem Öffnen der Trennkupplung (2) das Ausgleichsgetriebe (8) vom Umkehrgetriebe (5) entkoppelt wird, bis die Drehzahl der frei während einer Rotationszeit (t_rot) zwischen Aus­ gleichsgetriebe (8) und geöffneter Trennkupplung (2) rotie­ renden Massen Null oder nahezu gleich Null ist, und
• - anschließend während einer Umschaltzeit (t_um) das Aus­ gleichsgetriebe (8) mit dem Umkehrgetriebe (5) derart gekop­ pelt wird, daß die Achsen (9) in der beabsichtigten Fahrt­ richtung antreibbar sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in ei­ nem Speicher (19) des Steuergerätes (16) der momentanen Ge­ schwindigkeit (V_m) ein Wert für eine kritische Zeitdauer (t_krit) zugeordnet ist, welche zu einem ersten Zeitpunkt (t₁) durch den Beginn der Verzögerung des Fahrzeuges ausgelöst wird und bis zum Koppeln des Ausgleichsgetriebes (8) mit dem Um­ kehrgetriebe (5) läuft, wobei der Wert dieser Zeitdauer (t_krit) mindestens so groß ist wie die Summe aus den Werten für die Verzögerungszeit (t_verz) und die Umschaltzeit (t_um).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Öffnen der Trennkupplung (2) das Ausgleichsgetriebe (8) nur dann mit dem Umkehrgetriebe (5) gekoppelt wird, wenn im Steuergerät (16) eine für die gewünschte Fahrtrichtung erfor­ derliche Schaltinformation vorliegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltinformation durch einen die Stellung des Wählhebels (10) signalisierenden Schalter (17) ausgelöst wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, mit einer Brennkraftmaschine, die im Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges selbständig abgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Abstel­ len der Brennkraftmaschine das automatische Öffnen der Trenn­ kupplung (2) erfolgt, so daß die Rotationszeit (t_rot) zumin­ dest im wesentlichen zeitgleich mit oder vollständig innerhalb der Verzögerungszeit (t_verz) läuft.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der freien Rotation eine Bremsvorrichtung (20) vom Steuergerät (16) angesteuert bremsend auf zumindest einen Teil der frei rotierenden Massen wirkt.