Schaltstrategie und Getriebesteuerung für ein Getriebe, insbesondere für ein
Doppelkupplungsgetriebe
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltstrategie und eine Getriebesteuerung für ein Getriebe, insbesondere für ein Doppelkupplungsgetriebe, bei der mehrere Schaltwalzen zum Gangwechsel betätigt werden, wobei eine erste Schaltwalze die ungeraden Vorwärtsgänge sowie den Rückwärtsgang und eine zweite Schaltwalze die geraden Vorwärtsgänge bedient.
Es sind Schaltstrategien und entsprechende Getriebesteuerungen für Getriebe, insbesondere für Doppelkupplungsgetriebe bekannt. Bei einer bekannten Schaltstrategie für ein sogenanntes automatisiertes Schaltgetriebe ASG-3 wird z. B. bei einer Hochschaltung zunächst der neue Gang ansynchronisiert und danach erst der alte Gang herausgenommen. Die Synchronisiereinrichtungen sind speziell ausgelegt, sodass über diese während der Schaltung weiterhin ein hohes Drehmoment an die Räder geleitet werden kann. Für dieses Konzept müssen die Schaltgabeln der Schaltwalzen des Start- und des Zielganges unabhängig voneinander bewegt werden können, weshalb üblicherweise zwei Schaltwalzen eingesetzt werden. Bei dem verwendeten Schaltwalzenkonzept bedient die eine Schaltwalze die Gänge 1 , 3 und 5 sowie den Rückwärtsgang, während die andere Schaltwalze die Gänge 2, 4 und 6 bedient. Auf Grund dieser Zuordnung ist eine Zugkraft unterstütze Schaltung, welche auch als ASG- 3-Schaltung bezeichnet wird, in der beschriebenen Art nur bei Einfach-Hoch- bzw. Rückschaltungen möglich.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltstrategie und eine Getriebesteuerung der eingangs genannten Gattung anzugeben, mit denen auch Doppelschaltungen komfortabel für den Fahrer durchgeführt werden können.
Demnach wird eine Schaltstrategie gemäß der Erfindung vorgeschlagen, bei der mehrere Schaltwalzen zum Gangwechsel betätigt werden, wobei eine erste Schaltwalze die ungeraden Vorwärtsgänge sowie den Rückwärtsgang und eine zweite Schaltwalze die geraden Vorwärtsgänge bedienen, sodass eine Doppelschaltung ohne Zugskraftunterbrechung durchgeführt wird. Auf diese Weisen kann eine Momentenauffüllung derart durchgeführt werden, dass insbesondere bei einem ASG-3-
Getriebe mit einer 2-Schaltwalzenaktorik Doppelschaltungen zugkraftunterstützend realisiert werden.
Im Rahmen einerWeiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei der erfindungsgemäßen Schaltstrategie eine Doppelschaltung in zwei direkt aufeinander folgende Schaltungen aufgeteilt wird. Dies kann sowohl bei einer Doppelhochschaltung als auch bei einer Doppelrückschaltung realisiert werden. Bei einer 1-3 Doppel hochschaltung kann somit eine 1-2- und eine 2-3-Schaltung durchgeführt werden, ohne das zwischenzeitlich eingekuppelt wird. Die Gesamtschaltzeit wird im Vergleich zu einer direkten Doppelschaltung etwas verlängert; jedoch kann bei der vorgeschlagenen Strategie jede der Einzelschaltungen optimal Zugkraft unterstützend durchgeführt werden, wodurch die etwas längere Schaltzeit durch den höheren Schaltkomfort ausgeglichen wird.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass bei der erfindungsgemäßen Strategie die
Schaltwalzen automatisch nachgeführt werden. Üblicherweise werden die Schaltwalzen immer derart eingestellt, dass die nächste Hochschaltung als ASG-3-Schaltung durchgeführt werden kann. Wenn z. B. der 3. Gang eingelegt ist, kann die andere Schaltwalze in der Neutralstellung zwischen dem 2. und dem 4. Gang stehen. Wenn nun bei einer Doppelschaltung in den 5. Gang diese Schaltwalze nicht nachgestellt wird, wäre eine Zugkraft aufgefüllte Schaltung in den 6. Gang nicht möglich, da zunächst die andere Schaltwalze den 4. Gang durchlaufen muss, bevor der 6. Gang erreichbar ist. Wenn in dieser Situation eine 3-5-Schaltung jedoch in eine 3-4- und 4-5-Schaltung aufgeteilt wird, können beide Schaltungen Zugkraft aufgefüllt durchgeführt werden und die andere Schaltwalze wäre nach der Schaltung im Neutralzustand zwischen dem 4. und dem 6. Gang, sodass später auch die 5-6-Schaltung Zugkraft aufgefüllt durchgeführt werden kann.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass zumindest eine Synchronisiereinrichtung verwendet wird. Vorzugsweise kann als
Synchronisierejnrichtung eine kegelige Reibeinrichtung eines Ganges auf der anderen Schaltwalze angelegt werden, um eine Drehmomentenauffüllung zu bewirken. Beispielsweise kann bei einer 1-3-Schaltung die kegelige Reibeinrichtung des 2. oder des 4. Ganges angelegt werden. Somit können diese Schaltungen zunächst wie eine
ASG-3-Schaltung von dem Startgang in den Hilfsgang durchgeführt werden. Jedoch wird der Hilfsgang nicht vollständig synchronisiert, sondern der tatsächliche Zielgang wird ab einem bestimmten Zeitpunkt synchronisiert und durchgeschaltet. Bei dieser erfindungsgemäßen Strategie kann ein Nachführen der anderen Schaltwalze nicht erreicht werden, da der Hilfsgang nur ansynchronisiert wird, jedoch nicht eingelegt wird.
Es ist auch möglich, dass die kegelige Reibeinrichtung eines Ganges verwendet wird, welcher höher ist als der Zielgang. In dem vorgenannten Beispiel wäre das der 4. Gang. Diese Vorgehensweise entspricht der Konstellation eines unterbrechungsfreien Schaltgetriebes (USG), wobei die Lastschaltkupplung des USG-Getriebes hier durch die kegelige Reibeinrichtung ersetzt wird.
Eine mögliche Variante der vorgeschlagenen Schaltstrategie kann vorsehen, dass das Auffüllmoment vollständig durch den hohen Gang realisiert wird. Die Strategie kann beispielsweise die Doppelschaltung in mehreren Phasen durchführen. In einer ersten Phase kann das Motormoment und das Kupplungsmoment reduziert werden. Danach kann bei einer zweiten Phase das Motormoment etwa auf das auf die Getriebeeingangswelle umgerechnete Füllmoment des hohen Ganges reduziert werden, während gleichzeitig das Füllmoment an den kegeligen Reibeinrichtungen des hohen Ganges aufgebaut wird.
Bei einer dritten Phase kann das Motormoment derart reduziert werden, dass der Startgang momentenlos ist und ausgelegt werden kann. Danach kann bei der erfindungsgemäßen Schaltstrategie in der vierten Phase das Kupplungsmoment reduziert werden, bis die Kupplung schleift, sodass bei einer fünften Phase die
Eingangsdrehzahl durch die Kupplung auf die Zieldrehzahl geregelt werden kann. Wenn die Zieldrehzahl erreicht wird, kann der Zielgang sehr schnell eingelegt werden, da die Drehzahlen bereits synchronisiert sind. Dies entspricht der sechsten Phase. Schließlich kann das Auffüllmoment am hohen Gang bei einer siebten Phase abgebaut werden, wobei das Kupplungs- und das Motormoment wieder aufgebaut werden.
Besonders vorteilhaft ist es, dass das Auffüllmoment dabei geringer ist, als wenn die kegelige Reibeinrichtung des Zielganges verwendet wird. Der Energieeintrag in die kegelige Reibeinrichtung des hohen Ganges ist dabei relativ hoch, da in allen Phasen
eine Drehzahldifferenz bei einem hohen Moment an der Reibeinrichtung anliegt. Diese
Vorgehensweise ist der Vorgehensweise von unterbrechungsfreien Schaltgetriebe ähnlich.
Im Rahmen einer weiteren Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei der vorgeschlagenen Schaltstrategie eine Überschneidung der Reibmomente an dem hohen Gang und an dem Zielgang durchgeführt wird. Hierbei wird die kegelige Reibeinrichtung des hohen Ganges nur so lange angelegt, bis der Startgang herausgenommen ist und die Schaltwalze derart gedreht wurde, dass die kegelige Reibeinrichtung des Zielganges das Moment übernehmen kann. Wegen des höheren Füllmomentes des Zielganges und des geringeren Verlustenergieanteiles ist die erfindungsgemäße Schaltstrategie besonders vorteilhaft.
Wenn die kegelige Reibeinrichtung eines Ganges zwischen dem Start- und dem Zielgang, beispielsweise der 2. Gang, verwendet wird, kann bevorzugt bei der
Schaltstrategie eine Überschneidung der Reibmomente von dem Zwischengang und dem Zielgang vorgesehen sein. Dies deshalb, weil dieser Zwischengang die Eingangsdrehzahl nicht auf die Zieldrehzahl synchronisieren kann. Da das Auffüllmoment durch die Reibeinrichtung des Zwischenganges höher ist, als das Auffüllmoment Tsync3/i3 des Zielganges sowie auch die Verlustenergie kleiner ist.
Demnach kann hierbei die Zeitdauer der Zwischengang-synchronisierung zu Gunsten der Zeitdauer der Zielgangsynchronisierung erhöht werden.
Welche dieser vorgestellten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltstrategie verwendet wird, kann bevorzugt situationsabhängig entschieden werden. Zu beachten ist jedoch, dass wegen der sequenziellen Bedienung der Gänge an den beiden Schaltwalzen nicht jeder Gang als Hilfsgang erreichbar ist. Wenn beispielsweise auf der anderen Walze kein geeigneter Gang zur Verfügung steht, bedeutet dies, dass der Gang nicht Zugkraft aufgefüllt geschaltet werden kann.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann auch durch eine Getriebesteuerung für ein Doppelkupplungsgetriebe, mit mehreren Schaltwalzen zum Durchführen eines Gangwechsels, wobei eine erste Schaltwalze den ungeraden Vorwärtsgängen sowie dem Rückwärtsgang und eine zweite Schaltwalze den geraden Vorwärtsgängen
zugeordnet ist, gelöst werden, wobei die Schaltwalzen derart ansteuerbar sind, dass eine Doppelschaltung ohne Zugskraftunterbrechung durchgeführt werden kann.
Vorzugsweise kann mit der erfindungsgemäßen Getriebesteuerung das vorgeschlagene Verfahren durchgeführt werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgend beschriebenen Zeichnungen. Es zeigen:
Figur 1 ein oberes Diagramm mit den Drehzahlverläufen des Motors und der
Getriebeeingangswelle und ein unteres Diagramm mit den Momentenverläufen des Motors und der Kupplung bei einer Momentenauffüllung am hohen Gang;
Figur 2 ein oberes Diagramm mit den Drehzahlverläufen des Motors und der
Getriebeeingangswelle und ein unteres Diagramm mit den Momentenverläufen des Motors und der Kupplung bei einer Überschneidung der Reibmomente von hohem Gang und Zielgang; und
Figur 3 ein oberes Diagramm mit den Drehzahlverläufen des Motors und der
Getriebeeingangswelle und ein unteres Diagramm mit den Momentenverläufen des Motors und der Kupplung bei einer Überschneidung der Reibmomente von Zwischengang und Zielgang.
In Figur 1 wird eine erste mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltstrategie anhand der Drehzahl- und Momentenverläufe gezeigt. Die erfindungsgemäße Strategie wird in sieben Phasen aufgeteilt, wobei das Auffüllmoment vollständig durch den hohen Gang realisiert wird.
Dies ist insbesondere aus Figur 1 zu erkennen, wobei in Figur 1 in dem oberen Diagramm die Verläufe der Getriebeeingangswellendrehzahl und der Motordrehzahl sowie der Zieldrehzahl über der Zeit dargestellt sind. In dem unteren Diagramm sind verschiedene Momentenverläufe gezeigt. Das Motoimoment TEngineWird etwa auf das
auf die Eingangswelle umgerechnete Füllmoment des hohen Ganges reduziert, während gleichzeitig das Füllmoment Tsyw an den kegeligen Reibeinrichtungen des hohen Ganges aufgebaut wird. Dies entspricht in Figur 1 der Phase 2. Der Verlauf des Füllmoments des niedrigen Ganges ist mitTsync3/i3 bezeichnet.
In der Phase 3 wird das Motormoment TEngine derart reduziert, dass der Startgang momentenlos ist und ausgelegt werden kann. In der Phase 4 in Figur 1 wird das Kupplungsmoment Tciutoh reduziert bis die Kupplung schleift, sodass in der Phase 5 die Eingangsdrehzahl durch die Kupplung auf die Zieldrehzahl geregelt werden kann. Wenn die Zieldrehzahl erreicht wird, kann der Zielgang sehr schnell eingelegt werden, da die Drehzahlen bereits synchronisiert sind. Dies entspricht der Phase 6 in Figur 1. Das Auffüllmoment am hohen Gang wird abgebaut und das Kupplungs- und das Motormoment werden wieder aufgebaut, welches in Phase 7 durchgeführt wird.
Insgesamt ist das Auffüllmoment dabei geringer, als wenn die kegelige Reibeinrichtung des Zielganges verwendet wird. Der Energieeintrag in die kegelige Reibeinrichtung des hohen Ganges ist dabei relativ hoch, da in allen Phasen eine Drehzahldifferenz bei hohem Moment an der Reibeinrichtung anliegt. Diese Vorgehensweise ist ähnlich, mit der Vorgehensweise von unterbrechungsfreien Schaltgetrieben.
Eine weitere Variante der Schaltstrategie ist in Figur 2 dargestellt, wobei eine Überschneidung der Reibmomente an dem hohen Gang und an dem Zielgang vorgesehen ist. Dies ergibt sich aus den Verläufen der beiden in Figur 2 angedeuteten Diagrammen, wobei in dem oberen Diagramm die Verläufe der Getriebeeingangswellendrehzahl und der Motordrehzahl sowie der Zieldrehzahl dargestellt sind. In dem unteren Diagramm sind wieder verschiedene Momentenverläufe gezeigt. Auch bei dieser Variante der Schaltstrategie sind wieder sieben Phasen vorgesehen.
Hierbei wird die kegelige Reibeinrichtung des hohen Ganges nur so lange angelegt, bis der Startgang herausgenommen ist und die Schaltwalze derart gedreht wurde, dass die kegelige Reibeinrichtung des Zielganges das Moment übernehmen kann. Die beiden Füllmomentenverläufe Tsync2/i2 und Tsync3/j3 der kegeligen Reibeinrichtungen schneiden sich dann in der Phase 5 in Figur 1. Wegen des höheren Füllmomentes Tsync3/j3des
Zielganges und des geringeren Verlustenergieanteiles ist diese Schaltstrategie besonders vorteilhaft. Hinsichtlich der Steuerung ist sie jedoch komplizierter, da während der Überschneidung Drehmomentenschwingungen am Abtrieb auftreten können.
Wenn die kegelige Reibeinrichtung eines Ganges zwischen dem Start- und dem Zielgang, in diesem Beispiel der 2. Gang, verwendet wird, sollte bevorzugt die Schaltstrategie verwendet werden, welche in Figur 3 dargestellt ist. Bei dieser Strategie wird eine Überschneidung der Reibmomente von dem Zwischengang und dem Zielgang vorgesehen. Dies deshalb, weil dieser Zwischengang die Eingangsdrehzahl nicht auf die Zieldrehzahl synchronisieren kann. Da das Auffüllmoment Tsync2/i2 durch die
Reibeinrichtung des Zwischenganges höher ist als das Auffüllmoment Tsync3/i3 des Zielganges sowie auch die Verlustenergie kleiner ist. Demnach kann hierbei die Zeitdauer der Zwischengang-synchronisierung zu Gunsten der Zeitdauer der Zielgangsynchronisierung erhöht werden. Der gesamte Verlauf dieser Strategie ist in Figur 3 verdeutlicht, wobei wieder in dem oberen Diagramm die Verläufe der Getriebeeingangswellendrehzahl und der Motordrehzahl sowie der Zieldrehzahl dargestellt sind. In dem unteren Diagramm sind verschiedene Momentenverläufe gezeigt.
Bei einer Schaltwalzenkonfiguration, wie sie vorher beschrieben ist (R-1 -3-5 und 2-4-6), steht die zweite Schaltwalze bei stehendem Fahrzeug üblicherweise in der Neutralstellung zwischen dem 2. und dem 4. Gang, wodurch die wichtigsten Gänge direkt, d.h. ohne Nachführung, erreicht werden können. Bei einer Schaltwalzenkonfiguration 1-3-5 und R-2-4-6 dagegen steht die zweite Schaltwalze bei kleinen Fahrzeuggeschwindigkeiten in der Neutralstellung zwischen dem
Rückwärtsgang und dem 2. Gang, so dass bei einer 1-3 Doppelschaltung sofort eine Nachführung durch den 2. Gang wünschenswert ist. Bei einer derartigen Schaltwalzenkonfiguration könnte die oben genannte erste Strategie (Figur 1) bevorzugt zum Einsatz kommen. Die vorgestellten Schaltstrategien können bevorzugt bei einem ASG-3-Getriebe eingesetzt werden.