WO2010006872A1 - Verfahren zum ansteuern eines antriebsstranges - Google Patents

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WO2010006872A1
WO2010006872A1 PCT/EP2009/057575 EP2009057575W WO2010006872A1 WO 2010006872 A1 WO2010006872 A1 WO 2010006872A1 EP 2009057575 W EP2009057575 W EP 2009057575W WO 2010006872 A1 WO2010006872 A1 WO 2010006872A1
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WO
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transfer case
transmission
speed
switching
gear
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/057575
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Hensinger
Andelko Vesenjak
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
Application filed by Zf Friedrichshafen Ag filed Critical Zf Friedrichshafen Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/70—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for change-speed gearing in group arrangement, i.e. with separate change-speed gear trains arranged in series, e.g. range or overdrive-type gearing arrangements
    • F16H61/702—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for change-speed gearing in group arrangement, i.e. with separate change-speed gear trains arranged in series, e.g. range or overdrive-type gearing arrangements using electric or electrohydraulic control means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04—Smoothing ratio shift
    • F16H2061/047—Smoothing ratio shift by preventing or solving a tooth butt situation upon engagement failure due to misalignment of teeth

Definitions

  • the present invention relates to a method for driving a drive train according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art.
  • Switchable transfer cases are usually used in the commercial vehicle sector, for example in all-terrain vehicles. For cost reasons, the transfer cases are not synchronized. In order to protect the gearboxes from damage, a changeover is only permitted when the vehicle is at a standstill and in powershift transmissions in neutral. Consequently, a driver must first bring the vehicle to a standstill before a shift request for the transfer case, before the shift request can be performed. From the vehicle technology, it is also known that a shift request is allowed even at very slow speed of the vehicle. Another disadvantage arises in non-synchronized transfer cases when a shift request in a tooth to tooth position of the transmission, as in this state, several manually triggered switching requirements are necessary until the transmission can finally be switched through.
  • the document DE 103 25 354 A1 discloses a method for operating a drive train of a motor vehicle is known, with the presence of a switching request for the transfer case before the start of the circuit, a torque on the switching elements involved in the circuit is automatically reduced by a control device. After the reduction of the torque, the circuit by means of suitable control of actuators power-operated without the intervention of the driver is performed.
  • the invention is based on the object to propose a method of the type described above, with which an improved control of the transfer case is made possible regardless of the type of shift request for the transfer case.
  • a method for driving a drive train of a vehicle with a drive motor and a main transmission and a transfer case wherein a shift request for the transfer case is processed via a control unit.
  • the speed synchronization required to execute the shift request can be carried out with the control unit or the like, wherein the shift request is triggered manually by the driver and / or in predetermined driving conditions of the vehicle automatically by the control unit.
  • the control unit or the like wherein the shift request is triggered manually by the driver and / or in predetermined driving conditions of the vehicle automatically by the control unit.
  • any suitable electronic device can be used, for example, allows an electrical or pneumatic control via a corresponding actuator of the transfer case.
  • the control unit can use as an input signal, the transmission electronics or a separate transfer case electronics.
  • the transmission electronics can take over the control of the switching valves on the transfer case and thus ensure that only in permissible driving situations, the Verteilerge- gear is switched or the required speed synchronization takes place.
  • the inventive method is used in an automated transmission as the main transmission.
  • the switching logic according to the invention for the circuit of the transfer case from a terrain ratio to a road translation while driving can be used. It is initially provided that the engine load or the engine torque is reduced and the drive train is separated by opening the clutch. Thereafter, the transfer case can be switched to neutral to then provide at least a partial closing of the clutch and an adjustment of the speeds in the transfer case, for example, by a motor and / or Getriebebrems- control to the same speed on the shift claw in the transfer case.
  • a speed reserve due to a possible after-effect of the engine brake and to avoid a tooth on tooth position can be considered.
  • the speed ratio in the transfer case can be determined, for example, via an output sensor or the like on the manual transmission and via an output sensor on the transfer case. There are also other speed detections can be used.
  • the transfer case in the direction of faster translation, d. H. z. B. in the street translation be switched.
  • the separating clutch be reopened.
  • the separating coupling ment is at least partially closed again and the tooth is lifted to tooth position again by the applied moment of disturbance.
  • the separating clutch is also closed at the same time as the shifting claw of the transfer case is switched on or is also kept closed in the case of the above-described partial closing of the separating clutch.
  • Other approaches are conceivable.
  • the main transmission can be switched to a suitable gear, as usually the currently switched gear has too large a translation.
  • the right gear can be torque or speed oriented, depending on the requirements. The speed should be close to the maximum torque or maximum power.
  • a switching logic for a circuit of the transfer case from a road ratio to a terrain ratio while driving the vehicle can be performed.
  • a check for the presence of a permissible driving state or a permissible range is first performed.
  • the vehicle speed must not be arbitrarily large, but must be at least smaller than a predetermined, definable vehicle speed.
  • make sure that the vehicle can be accelerated during the circuit From the mathematically maximum permissible speed, therefore, an additional speed value must be deducted for safety.
  • the main transmission can be switched to a suitable gear, since usually the currently switched gear is too small to be able to restore a speed equality by an engine speed synchronization after the transfer case circuit.
  • the appropriate gear may be selected such that there is a lower engine speed, eg, 1000 rpm before the transfer case shift, and the engine speed window may be utilized for the speed synchronization until the downshift speed is reached. There are also other requirements considered.
  • the target speed of the drive motor is known through the defined ratios and the speed sensors.
  • the transfer case is switched in the direction of slower translation. This means that z. B. a terrain translation is switched.
  • the separating clutch can be opened again in parallel thereto.
  • the separating clutch can be at least partially closed again and the tooth is set to tooth position again by the applied disturbance torque.
  • the coupling can also be closed at the same time for switching through the switching claw of the transfer case or, starting from the method step in which the transfer case is switched at the same speed, the separating clutch be kept at least partially closed.
  • the load build-up or the torque build-up takes place on the drive motor and, for example, in parallel, the clutch can be closed again.
  • the above-described procedures for upshifting or downshifting of a transfer case can also be applied starting from a transmission neutral position. For this, e.g. waived the load reduction in the above-described procedures and then inserted in the switching request of the transfer case a gear in the main transmission and then the transfer case circuit are performed.
  • a gear in the main transmission and then the transfer case circuit are performed for a shift request from the terrain ratio to the road ratio.
  • a high speed gear e.g. be inserted at 1800 U / min.
  • the gear may be operated at a low speed, e.g. be inserted at 1000 U / min.
  • the rest of the shift sequence of the transfer case takes place, as already described above. After successful transfer of the transfer case, it is possible to switch back to neutral.
  • the switching request takes place at standstill when gear is engaged in the main transmission.
  • the above procedure can also be applied at standstill of the vehicle.
  • the transfer case can be switched directly.
  • the separating clutch can be engaged immediately in parallel or even after detected tooth to tooth position.
  • the disconnect clutch can only travel up to a specified distance or until it reaches a certain gearbox. speed or until the successful transfer of the transfer case. It is also possible that the process described can also be carried out starting from a main transmission neutral position.
  • a gear for distributing the power shift it is possible to engage a gear for distributing the power shift as soon as the distributor gear shift is to take place or only after the tooth has been detected.
  • a relatively large gear can be engaged in order to minimize the repercussion on the vehicle. Then you can switch back to neutral.
  • the inventive method is used as a switching logic for the switching request of a transfer case in a designed as a power transmission main gear.
  • the switching logic for a circuit of the transfer case from a terrain ratio to a road ratio while driving can be performed as follows.
  • the engine load or the engine torque can be reduced and the drive train can be separated by neutral switching of the powershift transmission. Thereafter, the transfer case can be switched to neutral. This is followed by the engagement of a gearbox in the powershift transmission which, starting from the previous overall transmission, leads to a high engine speed, for example 1800 rpm. Then, the adjustment of the speeds in the transfer case by a motor brake control and / or Primärre- tarderan horrung up to the same speed on the shift claw in the transfer case.
  • a speed reserve can be taken into account, due to possible after-effects of the engine brake and to avoid a tooth to tooth position.
  • the speed ratio in the transfer case can be determined via an output sensor on the powershift transmission and an output sensor on the transfer case.
  • the transfer case in the direction of a faster translation ie z. B. be switched to a street translation.
  • the power shift transmission can be switched to neutral again in parallel.
  • a gear in the power shift transmission can be engaged again.
  • a gear can be engaged, which allows depending on the situation an immediate onward journey after successful switching, z. B. near the maximum engine torque. Due to the applied disturbing moment, the tooth can be lifted again to the tooth position.
  • the situation depending properly selected gear at the same time for switching the shift claw are inserted or even starting from the process step in which a gear has been engaged in the power shift, remain engaged.
  • a suitable gear can be switched in the main transmission, if not already done in previous process steps.
  • the selected gear can be torque or speed oriented as required. The speed should be close to the maximum torque or maximum power.
  • the load is built up on the drive motor.
  • a switching logic for a circuit of the transfer case from a road ratio to a terrain ratio in the drive of the vehicle is proposed.
  • a check is made for a permissible range. It is checked whether a sufficiently large main gear is available even after the circuit of the transfer case in the terrain ratio.
  • the vehicle speed may not be arbitrarily large, but must be at least smaller than a predetermined definable vehicle speed. Care should be taken that the vehicle can accelerate during the shift. From the mathematically maximum permissible speed thus still a predetermined speed value must be deducted for security. After that, the reduction of the engine load or the engine torque and the separation of the drive train can be done by neutral switching of the power shift transmission.
  • a gear can be engaged in the power shift transmission, which leads starting from the previous total translation to a lower engine speed, eg 1000 U / min and can exploit the engine speed window up to the Abregelmatiiere for the speed synchronization in the transfer case.
  • a gear can be engaged in the power shift transmission, which leads starting from the previous total translation to a lower engine speed, eg 1000 U / min and can exploit the engine speed window up to the Abregelmatiiere for the speed synchronization in the transfer case.
  • the target speed of the drive motor is known through the defined ratios and the speed sensors. With equal speed on the shift claw of the transfer case or, if the speeds are within a tolerance window, the transfer case in the direction of a slower ratio, ie z. B. in the terrain translation, be switched.
  • parallel to the power shift transmission can be switched back to neutral.
  • a gear can be engaged again in the powershift transmission.
  • a gear should be engaged which, depending on the situation, allows an immediate continuation of travel after a successful shift, eg close to the maximum engine torque. Due to the applied disturbing moment, the tooth can be lifted again to the tooth position.
  • the correct gear depending on the situation can also be engaged at the same time to switch the switching claw on or also starting from the process step in which a gear has already been engaged in the powershift transmission, remain engaged.
  • the main transmission can be switched to a suitable gear, if not already done in a previous process step.
  • the appropriate gear can be selected depending on the requirement torque or speed oriented. Preferably, the speed may be close to the maximum torque or maximum power.
  • the load is built up on the drive motor.
  • the above-described procedures for upshifting or downshifting a transfer case in a main transmission designed as a power shift transmission can also be applied starting from a transmission neutral position.
  • the load reduction can be omitted in each case and then a gear in the main transmission or in the powershift transmission can be engaged in the switching request of the transfer case and then the transfer case circuit can be performed.
  • the high speed gear e.g. 1800 rpm are inserted.
  • the gear may be run at a lower speed, e.g. 1000 rpm are inserted.
  • the rest of the procedure for carrying out the shift request for the transfer case is as already described above. After successful switching, it is possible to switch back to neutral.
  • a switching request at standstill of the vehicle can be done with a shift of the powershift to neutral, if this has not already been done. Thereafter, the direct switching of the transfer case can be performed.
  • a large gear engaged in the powershift transmission become. In order to prevent unwanted acceleration of the vehicle and not apply too much torque, which causes the risk of repelling the tooth flanks or a ratchet, the largest possible gear should be selected.
  • the powershift transmission can be switched back to neutral.
  • the speed of the vehicle can be determined, wherein it is checked whether the speed of the vehicle is at least less than an allowable speed v_Vehicle_permitted.
  • the allowed speed should be less than the following value:
  • a shift request for the transfer case may be manually initiated by the driver and / or automatically in predetermined driving conditions of the vehicle by the controller or the like. Regardless of the type of switching request, this is first checked by the controller for plausibility. With the method according to the invention, shifting requirements are possible not only at standstill but also in other predefined, definable driving situations.
  • an automatic shift request can be triggered, for example, in the shunting operation and / or in the superstructure operation of a mobile crane or comparable vehicle when using a commercial vehicle.
  • an automatic switching request can be made via the control unit. Due to the automatic switching, the clutch can be spared, for example, in automated manual transmissions or when using a load Manual transmission as the main transmission, the heating of the medium can be reduced in the torque converter.
  • the proposed method according to the invention can also be used to manually trigger a changeover or a switching request for the transfer case by the driver.
  • the driver can perform a change between a road trip and an off-road drive or vice versa by a speaking switching request while driving.
  • the inventive method can be integrated into the switching strategy of the main transmission, for example, to increase the spread of the main transmission through the downstream transfer case and to expand the application of the main transmission.
  • this is advantageous for military applications of vehicles, where on the one hand a demand for high rigidity and on the other hand a high final speed is required.
  • FIG. 1 shows a flow chart of a first possible embodiment variant of a method for driving a drive train of a vehicle
  • FIG. 2 shows a schematic view of a drive train which can be controlled by the method according to FIG. 1; 3 is a flowchart of a second possible embodiment of the method for driving a drive train of a vehicle; and
  • Fig. 4 is a schematic view of a drive train which can be controlled by the method according to FIG.
  • FIGS. 1 and 2 show a first possible variant of the method for controlling a drive train of a vehicle, wherein an automated manual transmission 3 is provided as the main transmission.
  • FIGS. 3 and 4 show a second possible embodiment variant of the method for controlling a drive train of a vehicle, wherein a power shift transmission 10 is provided as the main transmission.
  • an automatically switchable transfer case is realized with the method according to the invention.
  • the control of the transfer case can be done electrically, pneumatically or the like.
  • the transmission electronics takes over the control of the switching valves on the transfer case.
  • For the control of the switching valves usually several outputs are provided on the transmission control.
  • the switching requirements in the transfer case can be switched by way of the outputs, the valves connected between them and a setting cylinder which is usually used, with the triggering of the transfer case not being further illustrated in the figures.
  • each with a valve for off-road and street gears, as well as the neutral position can be made either via a switch or via a displacement sensor.
  • feedback in the form of a distance measurement or the like, to the transmission can be made either via a switch or via a displacement sensor.
  • digital inputs or a suitable input for the position sensor should be available on the gearbox control unit.
  • a data-bus-capable displacement sensor which is responsible for the detection and evaluation and transmits the determined path via a data bus system.
  • the distance detection and the valve control via an independent control unit can take place and the communication of the relevant signals with the transmission control unit via a data bus system.
  • At least one speed sensor is to be provided for the speed detection at the transfer case output in order to be able to calculate the present speed ratios in the transmission.
  • this can also be a vehicle speed signal used for example by a speedometer, an ABS / EBS system and are calculated back to the output due to the ratios and half-tire diameter.
  • FIG. 1 shows a possible flowchart or flow chart for the shifting requirements for a transfer case with a main transmission designed as an automated manual transmission, the associated drive train being shown in FIG.
  • the drive train comprises a drive motor 1, which is coupled via a separating clutch 2 with an automated manual transmission 3.
  • the output shaft of the automated manual transmission 3 is at the same time the drive shaft 4 of the transfer case 5.
  • the transfer case 5 also has two output shafts 6, 7, with which a Vorderachsdifferential 8 and a rear differential 9 is connected. Via the output shaft 6, the wheels of the Vorachsdifferentials 8 and the output shaft 7, the wheels of the rear differential 9 can be driven.
  • the first embodiment of the method according to the invention begins with the switching request from an operator or a driver of a switching operation.
  • the switching request is checked by the control unit.
  • a required speed is calculated taking into account external influences, such as the driving resistance or the like.
  • the Control unit detected as part of the review of the shift request speed sensor information for the input and output speed and possibly also speed signals, for example, from a speedometer of the vehicle.
  • the above-described calculation of the required rotational speed and the above-described detection of rotational speed sensor information are indicated by box 12 in FIG.
  • the controller When the controller accepts the shift requests, the engine load is reduced and the disconnect clutch is opened. Thereafter, an adaptation of the speed in the transfer case by an engine and / or transmission brake control. Upon reaching a speed equality or, if the speeds are within a tolerance window, the switching can be done. During the speed synchronization, access to sensor data from the transmission and the transfer case via the control unit is possible, this is indicated by an arrow 1 1 in Fig. 1.
  • the appropriate gear in the main gear can be selected and the load build-up on the engine with simultaneous clutch closing done.
  • the choice of the appropriate gear is determined depending on the requirement of torque or speed oriented by the controller.
  • the separating clutch When a tooth is in the tooth position when switching through, the separating clutch is at least partially closed in order to fix the tooth to tooth position.
  • the tooth When the tooth is set to tooth position, it is possible to start switching through. If the tooth can not be cleared to the tooth position, an error message and a restart will occur, again starting with the reduction of the engine load and the opening of the separating clutch.
  • FIG. 3 shows a possible flowchart or flow chart for the shifting requirements for a transfer case with a main transmission in the form of a power shift transmission, wherein the associated drive strhack in Figure 4 is shown.
  • the drive train according to FIG. 2 differs from the drive train shown in FIG. 4 only in that a power shift transmission 10 is used as the main transmission.
  • the second embodiment of the method according to the invention begins with the switching request from an operator or from a driver of a switching operation.
  • the control device checks the switching request.
  • the required speed is adjusted taking into account external influences, such as e.g. Travel resistance or the like, calculated.
  • the control unit records rotational speed sensor information of input and output rotational speeds as well as possibly speed signals.
  • the above-described calculation of the required rotational speed and the above-described detection of rotational speed sensor information are indicated by box 13 in FIG. 3.
  • the controller When the controller accepts the shift request, the engine load is reduced and a neutral shift of the power shift transmission is performed. The transfer case can then be switched to the neutral position. This is followed by the gear engagement with the powershift transmission and the speed adjustment for the shifting claw operation of the transfer case. The previous overall translation is taken into account. With equal speed or when the speeds are within a tolerance window, the switching of the transfer case and the switching of the powershift can begin to neutral. In the speed synchronization, the controller has access to sensor data from the powershift transmission and the transfer case, which is indicated by an arrow 14 in Fig. 3.
  • a tooth is in the tooth position, this can be remedied by an optimal gear selection followed by engagement with the powershift transmission.
  • the load Construction on the engine done.
  • the optimal gear selection is situation dependent.
  • the selected gear should also serve for immediate driving or driving on. This is indicated in Fig. 3 by the box 16. If the tooth can not be cleared to tooth position, an error message and a restart occur, so that the reduction of the engine load is started again.
  • the through-connection of the transfer case and the shift of the powershift transmission to neutral can take place.
  • the load build-up on the engine can begin.
  • the choice of the gear in the powershift transmission is determined depending on the requirement torque or speed oriented by the control unit, which is indicated in Fig. 3 by the box 17.

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Ansteuern eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges mit einem Antriebsmotor (1) und einem Hauptgetriebe sowie einem Verteilergetriebe (5) vorgeschlagen, wobei eine Schaltanforderung für das Verteilergetriebe (5) über ein Steuergerät verarbeitet wird. Erfindungsgemäß wird mit dem Steuergerät die zur Ausführung der Schaltanforderung erforderliche Drehzahlsynchronisierung durchgeführt, wobei die Schaltanforderung manuell durch den Fahrer und/oder in vorbestimmten Fahrzuständen des Fahrzeuges automatisch durch das Steuergerät ausgelöst wird.

Description

Verfahren zum Ansteuern eines Antriebsstranqes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Antriebsstranges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Schaltbare Verteilergetriebe werden üblicherweise im Nutzfahrzeugbereich zum Beispiel bei geländegängigen Fahrzeugen eingesetzt. Aus Kostengründen sind die Verteilergetriebe nicht synchronisiert. Um die Getriebe vor Beschädigungen zu schützen, wird eine Umschaltung nur bei Fahrzeugstillstand und bei Lastschaltgetrieben in Neutral erlaubt. Demzufolge muss ein Fahrer vor einer Schaltanforderung für das Verteilergetriebe zunächst das Fahrzeug zum Stillstand bringen, bevor die Schaltanforderung durchgeführt werden kann. Aus der Fahrzeugtechnik ist es auch bekannt, dass eine Schaltanforderung auch bei sehr langsamer Geschwindigkeit des Fahrzeuges zugelassen wird. Ein weiterer Nachteil ergibt sich bei nicht synchronisierten Verteilergetrieben bei einer Schaltanforderung in einer Zahn auf Zahnstellung des Getriebes, da in diesem Zustand mehrere manuell ausgelöste Schaltanforderungen notwendig sind, bis das Getriebe letztendlich durchgeschaltet werden kann.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 103 25 354 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges bekannt, mit dem bei Vorliegen einer Schaltanforderung für das Verteilergetriebe vor Beginn der Schaltung ein Drehmoment an den an der Schaltung beteiligten Schaltgliedern von einer Steuerungseinrichtung selbsttätig reduziert wird. Nach erfolgter Reduktion des Drehmoments wird die Schaltung mittels geeigneter Ansteuerung von Stellgliedern fremdkraftbetätigt ohne Zutun des Fahrzeugführers durchgeführt. Ausgehend von dem bekannten Verfahren liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, mit dem eine verbesserte Ansteuerung des Verteilergetriebes unabhängig von der Art der Schaltanforderung für das Verteilergetriebe ermöglicht wird.
Dieser Aufgabe wird für ein automatisiertes Schaltgetriebe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Demnach wird ein Verfahren zum Ansteuern eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges mit einem Antriebsmotor und einem Hauptgetriebe sowie einem Verteilergetriebe vorgeschlagen, wobei eine Schaltanforderung für das Verteilergetriebe über ein Steuergerät verarbeitet wird. Erfindungsgemäß kann mit dem Steuergerät oder dergleichen die zur Ausführung der Schaltanforderung erforderliche Drehzahlsynchronisierung durchgeführt werden, wobei die Schaltanforderung manuell durch den Fahrer und/oder in vorbestimmten Fahrzuständen des Fahrzeuges automatisch durch das Steuergerät ausgelöst wird. Auf diese Weise wird eine automatische Schaltbarkeit für ein Verteilergetriebe realisiert, wobei durch das erfindungsgemäße Verfahren sichergestellt ist, dass das Verteilergetriebe nur in zulässigen Fahrsituationen geschaltet und die Drehzahlsynchronisierung durchgeführt wird.
Als Steuergerät kann jede geeignete elektronische Einrichtung verwendet werden, die zum Beispiel eine elektrische oder pneumatische Ansteuerung über eine entsprechende Aktorik des Verteilergetriebes ermöglicht. Beispielsweise kann das Steuergerät als Eingangsignal die Getriebeelektronik oder auch eine separate Verteilergetriebeelektronik verwenden. Die Getriebeelektronik kann dabei die Ansteuerung der Schaltventile am Verteilergetriebe übernehmen und somit sicherstellen, dass nur in zulässigen Fahrsituationen das Verteilerge- triebe geschaltet wird beziehungsweise die erforderliche Drehzahlsynchronisie- rung erfolgt.
Im Rahmen einer ersten möglichen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Verfahren bei einem automatisierten Schaltgetriebe als Hauptgetriebe verwendet wird.
Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Schaltlogik für die Schaltung des Verteilergetriebes von einer Geländeübersetzung zu einer Straßenübersetzung während der Fahrt eingesetzt werden. Dabei wird zunächst vorgesehen, dass die Motorlast beziehungsweise das Motordrehmoment reduziert und der Antriebsstrang durch Öffnen der Trennkupplung getrennt wird. Danach kann das Verteilergetriebe nach Neutral geschaltet werden, um anschließend zumindest eine Teilschließung der Trennkupplung und ein Anpassen der Drehzahlen im Verteilergetriebe zum Beispiel durch eine Motor- und/oder Getriebebrems- ansteuerung bis zur Drehzahlgleichheit an der Schaltklaue im Verteilergetriebe vorzusehen. Gegebenenfalls kann auch ein Drehzahlvorhalt aufgrund einer möglichen Nachwirkung der Motorbremse und zum Vermeiden einer Zahn auf Zahnstellung berücksichtigt werden. Das Drehzahlverhältnis im Verteilergetriebe kann zum Beispiel über einen Abtriebssensor oder dergleichen am Schaltgetriebe sowie über einen Abtriebssensor am Verteilergetriebe ermittelt werden. Es sind auch andere Drehzahlermittlungen einsetzbar.
Bei Erreichen einer Drehzahlgleichheit an der Schaltklaue beziehungsweise, wenn sich die Drehzahlen innerhalb eines vorgegebenen Toleranzfensters befinden, kann das Verteilergetriebe in Richtung schnellerer Übersetzung, d. h. z. B. in die Straßenübersetzung, geschaltet werden. Vorzugsweise kann z.B. parallel dazu die Trennkupplung wieder geöffnet werden.
Sollte beim Durchschalten des Verteilergetriebes eine Zahn auf Zahnstellung auftreten kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Trennkupp- lung wieder zumindest teilweise geschlossen wird und durch das aufgebrachte Störmoment die Zahn auf Zahnstellung wieder aufgehoben wird.
Präventiv kann im Rahmen einer nächsten Weiterbildung vorgesehen sein, dass die Trennkupplung auch gleichzeitig beim Durchschalten der Schaltklaue des Verteilergetriebes geschlossen wird oder auch bei dem vorbeschriebenen Teilschließen der Trennkupplung geschlossen gehalten wird. Es sind auch andere Vorgehensweisen denkbar.
Anschließend kann das Hauptgetriebe in einen passenden Gang geschaltet werden, da in der Regel der aktuell geschaltete Gang eine zu große Übersetzung aufweist. Der passende Gang kann je nach Anforderung dreh- moment- oder drehzahlorientiert sein. Dabei sollte die Drehzahl nahe beim maximalen Moment oder bei der maximalen Leistung liegen. Abschließend können der Lastaufbau am Antriebsmotor und z. B parallel dazu das Schließen der Trennkupplung erfolgen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch eine Schaltlogik für eine Schaltung des Verteilergetriebes von einer Straßenübersetzung zu einer Geländeübersetzung während der Fahrt des Fahrzeuges durchgeführt werden. Bei dieser Art der Schaltanforderungen wird zunächst eine Prüfung auf Vorliegen eines zulässigen Fahrzustandes beziehungsweise einen zulässigen Bereich durchgeführt. Dazu kann geprüft werden, ob auch nach der Schaltung des Verteilergetriebes in die Geländestellung beziehungsweise Geländeübersetzung ein ausreichend großer Hauptgetriebegang zur Verfügung steht. Die Fahrzeuggeschwindigkeit darf hierzu nicht beliebig groß sein, sondern muss mindestens kleiner als eine vorbestimmte, definierbare Fahrzeuggeschwindigkeit sein. Zudem ist darauf zu achten, dass das Fahrzeug während der Schaltung beschleunigt werden kann. Von der rechnerisch maximal zulässigen Geschwindigkeit muss also noch ein zusätzlicher Geschwindigkeitswert zur Sicherheit abgezogen werden. Nach erfolgter Überprüfung wird die Motorlast beziehungsweise das Motordrehmoment reduziert und der Antriebsstrang durch das Öffnen der Trennkupplung getrennt. Anschließend kann das Hauptgetriebe in einen geeigneten Gang geschaltet werden, da in der Regel der aktuell geschaltete Gang zu klein ist, um durch eine Motordrehzahlsynchronisierung nach der Verteilergetriebe- Schaltung eine Drehzahlgleichheit wiederherstellen zu können. Der geeignete Gang kann derart gewählt werden, dass vor der Verteilergetriebe-Schaltung eine niedrigere Motordrehzahl, z.B. 1000 U/min oder dergleichen vorliegt und für die Drehzahlsynchronisierung das Motordrehzahlfenster bis zur Abregeldrehzahl ausgenutzt werden kann. Es sind auch andere Anforderungen berücksichtigbar.
Dann erfolgt das Schalten des Verteilergetriebes nach Neutral, um danach zumindest eine Teilschließung der Trennkupplung und ein Anpassen der Drehzahlen im Verteilergetriebe, z.B. durch eine aktive Motorführung vorzusehen. Die Zieldrehzahl des Antriebsmotors ist durch die definierten Übersetzungen und die Drehzahlsensoren bekannt. Bei einer Drehzahlgleichheit an der Schaltklaue des Verteilergetriebes beziehungsweise, wenn die Drehzahlen innerhalb eines z.B. vorgegebenen Toleranzfensters sind, wird das Verteilergetriebe in Richtung langsamere Übersetzung geschaltet. Dies bedeutet, dass z. B. eine Geländeübersetzung geschaltet wird. Vorzugsweise kann parallel dazu die Trennkupplung wieder geöffnet werden.
Sollte beim Durchschalten des Verteilergetriebes eine Zahn auf Zahnstellung auftreten, kann die Trennkupplung wieder zumindest teilweise geschlossen werden und durch das aufgebrachte Störmoment die Zahn auf Zahnstellung wieder aufgehoben werden. Vorzugsweise kann präventiv die Kupplung auch gleichzeitig zum Durchschalten der Schaltklaue des Verteilergetriebes geschlossen werden oder auch ausgehend von dem Verfahrensschritt, bei dem bei Drehzahlgleichheit das Verteilergetriebe geschaltet wird, die Trenn- kupplung zumindest teilweise geschlossen gehalten werden. Abschließend erfolgt der Lastaufbau beziehungsweise der Drehmomentaufbau am Antriebsmotor und zum Beispiel parallel kann die Kupplung wieder geschlossen werden.
Die vorbeschriebenen Verfahrensweisen zur Hoch- beziehungsweise Rückschaltung eines Verteilergetriebes können auch ausgehend von einer Getriebeneutralstellung angewandt werden. Hierzu kann z.B. auf die Lastrücknahme bei den vorbeschriebenen Verfahrensweisen verzichtet werden und anschließend bei der Umschaltungsanforderung des Verteilergetriebes ein Gang im Hauptgetriebe eingelegt und anschließend die Verteilergetriebe- Schaltung durchgeführt werden. Bei einer Schaltanforderung von der Geländeübersetzung zur Straßenübersetzung kann ein Gang bei hoher Drehzahl, z.B. bei 1800 U/min eingelegt werden. Bei einer Schaltanforderung von einer Straßenübersetzung zu einer Geländeübersetzung kann der Gang bei einer niedrigen Drehzahl, z.B. bei 1000 U/min eingelegt werden. Der übrige Schaltablauf des Verteilergetriebes erfolgt, wie oben bereits beschrieben. Nach erfolgreicher Umschaltung des Verteilergetriebes kann wieder nach Neutral zurück geschaltet werden.
Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Schaltanforderung im Stillstand bei eingelegtem Gang im Hauptgetriebe erfolgt. Zur Schaltunterstützung im Stillstand des Fahrzeuges und zum Aufheben einer möglichen Zahn auf Zahnstellung kann die oben genannte Verfahrensweise auch im Stillstand des Fahrzeuges angewendet werden. Wenn eine Schaltanforderung vorliegt, kann das Verteilergetriebe direkt umgeschaltet werden. Zur Unterstützung kann die Trennkupplung sofort parallel oder auch nach erkannter Zahn auf Zahnstellung eingerückt werden. Um eine ungewollte Beschleunigung des Fahrzeuges zu verhindern, kann die Trennkupplung beispielsweise nur bis zu einem festgelegten Weg oder bis zum Erreichen einer bestimmten Getrie- bedrehzahl oder bis zur erfolgreichen Durchschaltung des Verteilergetriebes eingerückt werden. Es ist auch möglich, dass der beschriebene Vorgang auch ausgehend von einer Hauptgetriebe-Neutralstellung erfolgen kann. Zur Vertei- lergethebe-Umschaltung kann beispielsweise ein Gang eingelegt werden, sobald die Verteilergethebe-Umschaltung erfolgen soll oder aber erst nach erkannter Zahn auf Zahnstellung. Vorzugsweise kann ein relativ großer Gang eingelegt werden, um die Rückwirkung auf das Fahrzeug möglichst gering zu halten. Anschließend kann wieder nach Neutral geschaltet werden.
Im Rahmen einer zweiten möglichen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Verfahren als Schaltlogik für die Schaltanforderung eines Verteilergetriebes bei einem als Lastschaltgetriebe ausgebildeten Hauptgetriebe verwendet wird.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung kann die Schaltlogik für eine Schaltung des Verteilergetriebes von einer Geländeübersetzung zu einer Straßenübersetzung während der Fahrt wie folgt durchgeführt werden.
Zunächst kann die Motorlast beziehungsweise das Motordrehmoment reduziert und der Antriebsstrang durch Neutralschaltung des Lastschaltgetriebes getrennt werden. Danach kann das Verteilergetriebe nach Neutral geschaltet werden. Es folgt das Einlegen eines Ganges im Lastschaltgetriebe, der ausgehend von der vorherigen Gesamtübersetzung zu einer hohen Motordrehzahl, zum Beispiel 1800 U/min führt. Dann erfolgt die Anpassung der Drehzahlen im Verteilergetriebe durch eine Motorbremsansteuerung und/oder Primärre- tarderansteuerung bis zur Drehzahlgleichheit an der Schaltklaue im Verteilergetriebe. Gegebenenfalls kann auch ein Drehzahlvorhalt berücksichtigt werden, aufgrund möglicher Nachwirkungen der Motorbremse und zur Vermeidung einer Zahn auf Zahnstellung. Das Drehzahlverhältnis im Verteilergetriebe kann über einen Abtriebssensor am Lastschaltgetriebe sowie einen Abtriebssensor am Verteilergetriebe ermittelt werden. Bei einer Drehzahlgleichheit an der Schaltklaue des Verteilergetriebes beziehungsweise, wenn die Drehzahlen innerhalb eines vorgegebenen Toleranzfensters liegen, kann das Verteilergetriebe in Richtung einer schnelleren Übersetzung, das heißt z. B. in eine Straßenübersetzung geschaltet werden. Vorzugsweise kann parallel dazu das Lastschaltgetriebes wieder nach neutral geschaltet werden.
Sollte beim Durchschalten des Verteilergetriebes eine Zahn auf Zahnstellung auftreten, kann wieder ein Gang im Lastschaltgetriebe eingelegt werden. Idealerweise kann ein Gang eingelegt werden, der situationsabhängig eine sofortige Weiterfahrt nach erfolgreicher Schaltung ermöglicht, z. B. nahe dem maximalen Motormoment. Durch das aufgebrachte Störmoment kann die Zahn auf Zahnstellung wieder aufgehoben werden. Präventiv kann z.B. der situationsabhängig richtig gewählte Gang auch gleichzeitig zum Durchschalten der Schaltklaue eingelegt werden oder auch ausgehend von dem Verfahrensschritt, bei dem ein Gang bei dem Lastschaltgetriebe eingelegt worden ist, eingelegt bleiben.
Anschließend kann bei dem Hauptgetriebe ein geeigneter Gang geschaltet werden, wenn dies nicht schon in vorherigen Verfahrensschritten erfolgt ist. Der gewählte Gang kann je nach Anforderung drehmoment- oder drehzahlorientiert sein. Dabei sollte die Drehzahl nahe bei dem maximalen Drehmoment oder bei der maximalen Leistung liegen. Abschließend erfolgt der Lastaufbau am Antriebsmotor.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Schaltlogik für eine Schaltung des Verteilergetriebes von einer Straßenübersetzung zu einer Geländeübersetzung bei der Fahrt des Fahrzeuges vorgeschlagen. Zuerst wird eine Prüfung auf einen zulässigen Bereich durchgeführt. Dabei wird geprüft, ob auch nach der Schaltung des Verteilergetriebes in die Geländeübersetzung ein genügend großer Hauptgetriebegang zur Verfügung steht. Die Fahrzeuggeschwindigkeit darf hierzu nicht beliebig groß sein, sondern muss mindestens kleiner als eine vorgegebene definierbare Fahrzeuggeschwindigkeit sein. Es ist darauf zu achten, dass das Fahrzeug während der Schaltung beschleunigen kann. Von der rechnerisch maximal zulässigen Geschwindigkeit muss somit noch ein vorbestimmter Geschwindigkeitswert zur Sicherheit abgezogen werden. Danach können die Reduzierung der Motorlast beziehungsweise des Motordrehmoments und die Trennung des Antriebsstranges durch Neutralschaltung des Lastschaltgetriebes erfolgen. Dann kann ein Gang bei dem Lastschaltgetriebe eingelegt werden, der ausgehend von der vorherigen Gesamtübersetzung zu einer niedrigeren Motordrehzahl, z.B. 1000 U/min führt und der für die Drehzahlsynchronisierung im Verteilergetriebe das Motordrehzahlfenster bis zur Abregeldrehzahl ausnutzen kann. Anschließend erfolgt eine Anpassung der Drehzahlen im Verteilergetriebe durch die aktive Motorführung. Die Zieldrehzahl des Antriebsmotors ist durch die definierten Übersetzungen und die Drehzahlsensoren bekannt. Bei Drehzahlgleichheit an der Schaltklaue des Verteilergetriebes beziehungsweise, wenn die Drehzahlen innerhalb eines Toleranzfensters liegen, kann das Verteilergetriebe in Richtung einer langsameren Übersetzung, das heißt z. B. in die Geländeübersetzung, geschaltet werden. Vorzugsweise kann beispielsweise parallel dazu das Lastschaltgetriebe wieder nach Neutral geschaltet werden.
Sollte beim Durchschalten eine Zahn auf Zahnstellung auftreten, kann wieder ein Gang im Lastschaltgetriebe eingelegt werden. Idealerweise sollte ein Gang eingelegt werden, der situationsabhängig eine sofortige Weiterfahrt nach erfolgreicher Schaltung ermöglicht, z.B. nahe dem maximalen Motormoment. Durch das aufgebrachte Störmoment kann die Zahn auf Zahnstellung wieder aufgehoben werden. Präventiv kann z.B. der situationsabhängig richtige Gang auch gleichzeitig zum Durchschalten der Schaltklaue eingelegt werden oder auch ausgehend von dem Verfahrensschritt, bei dem bereits bei dem Lastschaltgetriebe ein Gang eingelegt worden ist, eingelegt bleiben.
Anschließend kann das Hauptgetriebe in einen passenden Gang geschaltet werden, wenn dies nicht schon in einem vorherigen Verfahrensschritt erfolgt ist. Der passende Gang kann je nach Anforderung drehmoment- oder drehzahlorientiert gewählt sein. Vorzugsweise kann die Drehzahl nahe bei dem maximalen Moment oder bei der maximalen Leistung liegen. Abschließend erfolgt der Lastaufbau am Antriebsmotor.
Die oben beschriebenen Verfahrensweisen zur Hoch- beziehungsweise Rückschaltung eines Verteilergetriebes bei einem als Lastschaltgetriebe ausgebildeten Hauptgetriebe können auch ausgehend von einer Getriebe- Neutralstellung angewandt werden. Dazu kann jeweils die Lastrücknahme entfallen und anschließend bei der Umschaltungsanforderung des Verteilergetriebes ein Gang im Hauptgetriebe beziehungsweise im Lastschaltgetriebe eingelegt werden und anschließend die Verteilergetriebe-Schaltung durchgeführt werden. Bei einer Schaltanforderung von einer Geländeübersetzung zu einer Straßenübersetzung kann der Gang bei hoher Drehzahl, z.B. 1800 U/min eingelegt werden. Bei einer Schaltanforderung für das Verteilergetriebe von einer Straßenübersetzung zu einer Geländeübersetzung kann der Gang bei einer niedrigeren Drehzahl, z.B. 1000 U/min eingelegt werden. Der übrige Ablauf zum Ausführen der Schaltanforderung für das Verteilergetriebe erfolgt wie oben bereits beschrieben. Nach erfolgreicher Umschaltung kann wieder nach Neutral zurück geschaltet werden.
Eine Schaltanforderung im Stillstand des Fahrzeuges kann mit einer Schaltung des Lastschaltgetriebes nach Neutral erfolgen, wenn dies nicht bereits geschehen ist. Danach kann die direkte Umschaltung des Verteilergetriebes durchgeführt werden. Zur Unterstützung sofort oder nach einer erkannten Zahn auf Zahnstellung kann ein großer Gang beim Lastschaltgetriebe eingelegt werden. Um eine ungewollte Beschleunigung des Fahrzeuges zu verhindern und kein zu großes Moment aufzubringen, welches die Gefahr des Abweisens der Zahnflanken beziehungsweise ein Ratschen bedingt, sollte ein möglichst großer Gang gewählt werden. Sobald eine Getriebeabtriebsdrehzahl am Lastschaltgetriebeabtrieb oder eine erfolgreiche Durchschaltung des Verteilergetriebes erkannt wurde, kann das Lastschaltgetriebe wieder nach Neutral geschaltet werden.
Bei der vorbeschriebenen Überprüfung der Schaltanforderung kann die Geschwindigkeit des Fahrzeuges ermittelt werden, wobei geprüft wird, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeuges mindestens kleiner als eine zulässige Geschwindigkeit v_Fahrzeug_zulässig ist. Die zulässige Geschwindigkeit sollte kleiner sein als folgender Wert:
(r_dyn x πn_Mot_Abregel) / (30 x iJHinterachse x i_ Verteilergetriebe_Gelände x i_Getriebe_Maxgang) - v_Fahrzeug_Sicherheit
Eine Schaltanforderung für das Verteilergetriebe kann manuell durch den Fahrer und/oder automatisch in vorbestimmten Fahrzuständen des Fahrzeuges durch das Steuergerät oder dergleichen ausgelöst werden. Unabhängig von der Art der Schaltanforderung wird diese zunächst von dem Steuergerät auf Plausibilität geprüft. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Schaltanforderungen nicht nur im Stillstand, sondern auch in anderen vorbestimmten, definierbaren Fahrsituationen möglich.
Vorzugsweise kann eine automatische Schaltanforderung zum Beispiel im Rangierbetrieb und/oder im Oberwagenbetrieb eines Mobilkranes oder vergleichbaren Fahrzeugs bei der Verwendung eines Nutzfahrzeuges ausgelöst werden. Es sind auch noch andere Fahrsituationen denkbar, in denen eine automatische Schaltanforderung über das Steuergerät erfolgen kann. Durch die automatische Umschaltung kann die Kupplung beispielsweise bei automatisierten Schaltgetrieben geschont werden oder bei einer Verwendung eines Last- Schaltgetriebes als Hauptgetriebe die Erwärmung des Mediums im Drehmomentwandler reduziert werden.
Mit dem vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahren kann auch eine manuelle Auslösung einer Umschaltung beziehungsweise einer Schaltanforderung für das Verteilergetriebe durch den Fahrer erfolgen. Beispielsweise kann der Fahrer während der Fahrt ein Wechsel zwischen einer Straßenfahrt und einer Geländefahrt oder umgekehrt durch eine sprechende Schaltanforderung durchführen.
Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren in die Schaltstrategie des Hauptgetriebes eingebunden werden, um zum Beispiel die Spreizung von dem Hauptgetriebe durch das nachgeschaltete Verteilergetriebe zu erhöhen und den Einsatzbereich des Hauptgetriebes zu erweitern. Beispielsweise ist dies für militärische Einsätze der Fahrzeuge vorteilhaft, bei denen einerseits eine Forderung nach hoher Steifigkeit und andererseits eine hohe Endgeschwindigkeit gefordert wird.
Zusammenfassend wird nicht nur ein Verfahren zum Ansteuern eines Antriebstranges, insbesondere eines Verteilergetriebes, sondern auch der Antriebsstrang bzw. das automatisierte Verteilergetriebe selbst beansprucht.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm einer ersten möglichen Ausführungsvariante eines Verfahrens zum Ansteuern eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges;
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Antriebsstranges, der mit dem Verfahren gemäß Figur 1 ansteuerbar ist; Fig. 3 ein Ablaufdiagramm einer zweiten möglichen Ausführungsvariante des Verfahrens zum Ansteuern eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges; und
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Antriebsstranges, der mit dem Verfahren gemäß Figur 3 ansteuerbar ist.
Das vorgeschlagene Verfahren kann sowohl für Lastschaltgetriebe als auch für automatisierte Schaltgetriebe als Hauptgetriebe angewendet werden. In den Figuren 1 und 2 ist eine erste mögliche Ausführungsvariante des Verfahrens zum Ansteuern eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges dargestellt, wobei als Hauptgetriebe ein automatisiertes Schaltgetriebe 3 vorgesehen ist. In den Figuren 3 und 4 ist eine zweite mögliche Ausführungsvariante des Verfahrens zum ansteuern eines Antriebsstrang eines Fahrzeuges dargestellt, wobei als Hauptgetriebe ein Lastschaltgetriebe 10 vorgesehen ist.
Unabhängig von der jeweiligen Ausführungsvariante wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein automatisch schaltbares Verteilergetriebe realisiert. Die Ansteuerung des Verteilergetriebes kann elektrisch, pneumatisch oder dergleichen erfolgen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren übernimmt die Getriebeelektronik die Ansteuerung der Schaltventile am Verteilergetriebe. Für die Ansteuerung der Schaltventile sind üblicherweise mehrere Ausgänge an der Getriebesteuerung vorgesehen. Über die Ausgänge, den zwischen geschalteten Ventilen und einem üblicherweise eingesetzten Stellzylinders können die Schaltanforderungen im Verteilergetriebe geschaltet werden, wobei die Ansteuerung des Verteilergetriebes nicht weiter in den Figuren dargestellt ist.
Möglich ist jedoch auch eine andere Anordnung, zum Beispiel mit je einem Ventil für die Gelände- und Straßengänge, sowie die Neutralstellung. Eine Rückmeldung, in Form einer Wegmessung oder dergleichen, an das Getriebe kann entweder über einen Schalter oder über einen Wegsensor erfolgen. Dem- entsprechend sollten am Getriebesteuergerät digitale Eingänge oder ein geeigneter Eingang für den Wegsensor vorhanden sein. Denkbar ist auch der Einsatz eines datenbusfähigen Wegsensors, der für die Erfassung und Auswertung zuständig ist und den ermittelten Weg über ein Datenbussystem überträgt. Alternativ kann auch die Wegerfassung und die Ventilansteuerung über ein eigenständiges Steuergerät erfolgen und die Kommunikation der relevanten Signale mit dem Getriebesteuergerät über ein Datenbussystem erfolgen. Weiterhin ist für die Drehzahlerfassung am Verteilergetriebeabtrieb zumindest ein Drehzahlsensor vorzusehen, um die vorliegenden Drehzahlverhältnisse im Getriebe berechnen zu können. Alternativ kann hierzu auch ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal z.B. von einem Tacho, einem ABS/EBS-System verwendet und aufgrund der Übersetzungsverhältnisse und Reifenhalbdurchmesser auf den Abtrieb zurückgerechnet werden.
Figur 1 zeigt ein mögliches Flussdiagramm beziehungsweise Ablaufdiagramm für die Schaltanforderungen für ein Verteilergetriebe mit einem als automatisiertes Schaltgetriebe ausgebildeten Hauptgetriebe, wobei der dazugehörige Antriebsstrang in Figur 2 gezeigt ist. Der Antriebsstrang umfasst einen Antriebsmotor 1 , der über eine Trennkupplung 2 mit einem automatisierten Schaltgetriebe 3 gekoppelt ist. Die Abtriebswelle des automatisierten Schaltgetriebes 3 ist gleichzeitig die Antriebswelle 4 des Verteilergetriebes 5. Das Verteilergetriebe 5 hat zudem zwei Abtriebswellen 6, 7, mit denen ein Vorderachsdifferential 8 und ein Hinterachsdifferential 9 verbunden ist. Über die Abtriebswelle 6 können die Räder des Vorachsdifferentials 8 und über die Abtriebswelle 7 die Räder des Hinterachsdifferentials 9 angetrieben werden.
Die erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens beginnt mit der Schaltanforderung von einem Bediener beziehungsweise einem Fahrer eines Schaltvorganges. Die Schaltanforderung wird von dem Steuergerät geprüft. Dabei wird eine erforderliche Drehzahl unter Berücksichtigung äußerer Einflüsse, wie z.B. dem Fahrwiderstand oder dergleichen berechnet. Das Steuergerät erfasst im Rahmen der Überprüfung der Schaltanforderung Drehzahlsensorinformationen für die An- und Abtriebsdrehzahl und gegebenenfalls auch Geschwindigkeitssignale zum Beispiel von einem Tacho des Fahrzeuges. Die vorbeschriebene Berechnung der erforderlichen Drehzahl und das vorbeschriebene Erfassen von Drehzahlsensorinformationen sind durch den Kasten 12 in Fig. 1 angedeutet.
Wenn das Steuergerät die Schaltanforderungen akzeptiert, wird die Motorlast reduziert und die Trennkupplung geöffnet. Danach erfolgt eine Anpassung der Drehzahl im Verteilergetriebe durch eine Motor- und/oder Getriebe- bremsansteuerung. Bei Erreichen einer Drehzahlgleichheit beziehungsweise, wenn die Drehzahlen innerhalb eines Toleranzfensters liegen, kann das Durchschalten erfolgen. Während der Drehzahlsynchronisierung ist ein Zugriff auf Sensordaten von dem Schaltgetriebe und dem Verteilergetriebe über das Steuergerät möglich, dies ist durch einen Pfeil 1 1 in Fig. 1 angedeutet.
Schließlich kann der passende Gang im Hauptgetriebe gewählt werden und der Lastaufbau am Motor mit gleichzeitigem Kupplungsschließen erfolgen. Die Wahl des passenden Ganges wird je nach Anforderung drehmoment- oder drehzahlorientiert durch das Steuergerät festgelegt.
Wenn beim Durchschalten eine Zahn auf Zahnstellung vorliegt, wird die Trennkupplung zumindest teilweise geschlossen, um die Zahn auf Zahnstellung zu beheben. Bei behobener Zahn auf Zahnstellung kann mit dem Durchschalten begonnen werden. Kann die Zahn auf Zahnstellung nicht beseitigt werden, erfolgt eine Fehlermeldung und ein Neustart, wobei wieder mit der Reduzierung der Motorlast und dem Öffnen der Trennkupplung begonnen wird.
Figur 3 zeigt ein mögliches Flussdiagramm beziehungsweise Ablaufdiagramm für die Schaltanforderungen für ein Verteilergetriebe mit einem als Lastschaltgetriebe ausgebildeten Hauptgetriebe, wobei der dazugehörige Antriebs- sträng in Figur 4 gezeigt ist. Der Antriebsstrang gemäß Figur 2 unterscheidet sich von dem in Figur 4 dargestellten Antriebsstrang lediglich dadurch, dass als Hauptgetriebe ein Lastschaltgetriebe 10 verwendet wird.
Die zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens beginnt mit der Schaltanforderung von einem Bediener beziehungsweise von einem Fahrer eines Schaltvorganges. Zunächst wird von dem Steuergerät die Schaltanforderung geprüft. Dazu wird die erforderliche Drehzahl unter Berücksichtigung äußerer Einflüsse, wie z.B. Fahrwiderstand oder dergleichen, berechnet. Zudem werden von dem Steuergerät im Rahmen der Überprüfung der Schaltanforderung Drehzahlsensorinformationen von An- und Abtriebsdrehzahlen sowie gegebenenfalls Geschwindigkeitssignale erfasst. Die vorbeschriebene Berechnung der erforderlichen Drehzahl und das vorbeschriebene Erfassen von Drehzahlsensorinformationen sind durch den Kasten 13 in Fig. 3 angedeutet.
Wenn das Steuergerät die Schaltanforderung akzeptiert, wird die Motorlast reduziert und eine Neutralschaltung des Lastschaltgetriebes durchgeführt. Das Verteilergetriebe kann danach in die Neutralstellung geschaltet werden. Es folgt das Gangeinlegen beim Lastschaltgetriebe und die Drehzahlanpassung für die Schaltklauenbetätigung des Verteilergetriebes. Dabei wird die vorherige Gesamtübersetzung berücksichtigt. Bei Drehzahlgleichheit beziehungsweise wenn sich die Drehzahlen innerhalb eines Toleranzfensters befinden, kann das Durchschalten des Verteilergetriebes und das Schalten des Lastschaltgetriebes nach Neutral beginnen. Bei der Drehzahlsynchronisierung hat das Steuergerät Zugriff auf Sensordaten von dem Lastschaltgetriebe und dem Verteilergetriebe, welches durch einen Pfeil 14 in Fig. 3 angedeutet ist.
Sollte eine Zahn auf Zahnstellung vorliegen, kann diese behoben werden, indem eine optimale Gangwahl mit anschließendem Einlegen beim Lastschaltgetriebe erfolgt. Bei behobener Zahn auf Zahnstellung kann der Lastauf- bau am Motor erfolgen. Die optimale Gangwahl ist situationsabhängig. Der gewählte Gang sollte auch zur sofortigen Fahrmöglichkeit beziehungsweise Weiterfahrt dienen. Dies ist in Fig. 3 durch den Kasten 16 angedeutet. Wenn die Zahn auf Zahnstellung nicht behoben werden kann, erfolgt eine Fehlermeldung und ein Neustart, sodass mit der Reduzierung der Motorlast erneut begonnen wird.
Wenn keine Zahn auf Zahnstellung nach Erreichen der Drehzahlgleichheit vorliegt, kann das Durchschalten des Verteilergetriebes und das Schalten des Lastschaltgetriebes nach Neutral erfolgen. Nach der Wahl des passenden Ganges im Lastschaltgetriebe kann der Lasteraufbau am Motor beginnen. Die Wahl des Ganges bei dem Lastschaltgetriebe wird je nach Anforderung dreh- moment- oder drehzahlorientiert durch das Steuergerät festgelegt, welches in Fig. 3 durch den Kasten 17 angedeutet wird.
Es ist auch möglich, dass nach dem Erreichen der Drehzahlgleichheit das Durchschalten und Beibehalten des zuvor gewählten Ganges im Lastschaltgetriebe erfolgt, sodass dann gleich mit dem Lastaufbau am Motor begonnen werden kann. Diese Möglichkeit wird durch einen Pfeil 15 in Fig. 3 angedeutet.
Bezuqszeichen
Antriebsmotor
Trennkupplung automatisiertes Schaltgetriebe
Antriebswelle
Verteilergetriebe
Abtriebswelle
Abtriebswelle
Vorderachsdifferential
Hinterachsdifferential
Lastschaltgetriebe
Pfeil
Kasten
Kasten
Pfeil
Pfeil
Kasten
Kasten

Claims

Patentan sprü ch e
1. Verfahren zum Ansteuern eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges, mit einem Antriebsmotor (1) und einem Hauptgetriebe sowie einem Verteilergetriebe (5), wobei eine Schaltanforderung für das Verteilergetriebe (5) über ein Steuergerät verarbeitet wird, dadurch geken n zei ch n et, dass mit dem Steuergerät die zur Ausführung der Schaltanforderung erforderliche Drehzahl- synchronisierung durchgeführt wird, wobei die Schaltanforderung manuell durch den Fahrer und/oder in vorbestimmten Fahrzuständen des Fahrzeuges automatisch durch das Steuergerät ausgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch geken n zei ch n et, dass bei einem automatisierten Schaltgetriebe (3) als Hauptgetriebe bei einer Schaltanforderung für das Verteilergetriebe (5) während der Fahrt von einer Geländeübersetzung zu einer Straßenübersetzung das Motordrehmoment reduziert und der Antriebsstrang durch das Öffnen der Trennkupplung (2) getrennt wird, dass das Verteilergetriebe (5) nach Neutral geschaltet wird, dass danach die Trennkupplung (2) zumindest teilweise geschlossen wird und eine Drehzahlsynchronisierung durchgeführt wird, dass bei Drehzahlgleichheit das Verteilergetriebe (5) in die Straßenübersetzung durchgeschaltet wird, dass die Trennkupplung (2) wieder geöffnet und ein geeigneter Gang bei dem automatisierten Schaltgetriebe (3) geschaltet wird und dass danach der Drehmomentaufbau durchgeführt und parallel die Trennkupplung (2) wieder geschlossen wird.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k en n zei ch n et, dass bei einem automatisierten Schaltgetriebe (3) als Hauptgetriebe bei einer Schaltanforderung für das Verteilergetriebe (5) während der Fahrt von einer Straßenübersetzung zu einer Geländeübersetzung vor dem Reduzieren des Motordrehmoments und dem Öffnen der Trennkupplung (2) im Antriebsstrang geprüft wird, ob die Schaltanforderung für das Verteilergetriebe (5) in die Geländeübersetzung möglich ist, dass das automatisierte Schaltgetriebe (3) in einen geeigneten Gang geschaltet wird, dass das Verteilergetriebe (5) nach Neutral geschaltet wird, dass anschließend die Trennkupplung (2) im Antriebsstrang zumindest teilweise geschlossen und die Drehzahl- synchronisierung durchgeführt wird, dass bei Drehzahlgleichheit das Verteilergetriebe (5) durchgeschaltet wird und die Trennkupplung (2) im Antriebsstrang wieder geöffnet wird, und dass danach der Drehmomentaufbau durchgeführt und parallel die Trennkupplung (2) wieder geschlossen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeuges bei der Überprüfung der Schaltanforderung ermittelt wird, wobei geprüft wird, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeuges mindestens kleiner als eine zulässige Geschwindigkeit (v_Fahrzeug-zulässig) ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass, wenn beim Durchschalten des Verteilergetriebes (5) eine Zahn auf Zahnstellung auftritt, die Trennkupplung (2) wieder zumindest teilweise geschlossen wird und durch das aufgebrachte Störmoment die Zahn auf Zahnstellung aufgehoben wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Trennkupplung (2) zum Verhindern einer Zahn auf Zahnstellung gleichzeitig mit dem Durchschalten der Schaltklaue des Verteilergetriebes (5) geschlossen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schaltanforderung für das Verteilergetriebe (5) ausgehend von einer Getriebeneutralstellung ohne Motordrehmomentrücknahme durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass bei einem Lastschaltgetriebe (10) als Hauptgetriebe bei einer Schaltanforderung für das Verteilergetriebe (5) während der Fahrt von einer Geländeübersetzung zu einer Straßenübersetzung das Motordrehmoment reduziert und der Antriebsstrang durch Neutralschaltung des Lastschaltgetriebes (10) getrennt wird, dass das Verteilergetriebe (5) nach Neutral geschaltet wird, dass im Lastschaltgetriebe (10) ein Gang eingelegt wird, dass eine Dreh- zahlsynchronisierung durchgeführt wird, dass bei Drehzahlgleichheit das Verteilergetriebe (5) in die Straßenübersetzung durchgeschaltet wird, und dass danach der Drehmomentaufbau durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass bei einem Lastschaltgetriebe (10) als Hauptgetriebe bei einer Schaltanforderung für das Verteilergetriebe (5) während der Fahrt von einer Straßenübersetzung zu einer Geländeübersetzung vor der Reduzierung des Motordrehmomentes und dem Trennen des Antriebsstranges durch Neutralschaltung des Lastschaltgetriebes (10) geprüft wird, ob die Schaltanforderung für das Verteilergetriebe (5) für die Geländeübersetzung möglich ist, dass danach ein Gang bei dem Lastschaltgetriebe (10) eingelegt wird, dass die Drehzahlsynchronisierung durchgeführt wird, dass bei Drehzahlgleichheit das Verteilergetriebe (5) in die Geländeübersetzung durchgeschaltet wird und dass danach der Drehmomentaufbau durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeuges bei der Überprüfung der Schaltanforderung ermittelt wird, wobei geprüft wird, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeuges mindestens kleiner als eine zulässige Geschwindigkeit (v_Fahrzeug-zulässig) ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass, wenn beim Durchschalten des Verteilergetriebes (5) eine Zahn auf Zahnstellung auftritt, wieder ein Gang bei dem Lastschaltgetriebe (10) eingelegt wird, so dass durch das aufgebrachte Störmoment die Zahn auf Zahnstellung wieder aufgehoben wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass gleichzeitig mit dem Durchschalten der Schaltklaue des Verteilergetriebes (5) ein Gang bei den Lastschaltgetriebe (10) eingelegt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass als Gang beim Lastschaltgetriebe (10) ein Gang gewählt wird, der eine sofortige Weiterfahrt nach erfolgreicher Durchschaltung ermöglicht.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schaltanforderung für das Verteilergetriebe (5) ausgehend von einer Getriebeneutralstellung ohne Rücknahme des Motordrehmoments durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass bei einer Schaltanforderung im Stillstand des Fahrzeuges das Lastschaltgetriebe (10) nach Neutral geschaltet wird, dass eine direkte Um- schaltung des Verteilergetriebes (5) durchgeführt wird, und dass nach erfolgreicher Durchschaltung des Verteilergetriebes (5) das Lastschaltgetriebe (10) wieder nach Neutral geschaltet wird.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Schaltanforderung im Rangierbetrieb und/oder im Oberwagenbetrieb eines Nutzfahrzeuges automatisch von dem Steuergerät ausgelöst wird.
17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k en n zei ch n et, dass eine manuelle Schaltanforderung zum Wechsel zwischen einer Geländeübersetzung und einer Straßenübersetzung ausgelöst wird.
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