WO2019115125A1 - Verfahren zum betreiben eines antriebsstrangs eines kraftfahrzeugs, steuergerät und computerprogrammprodukt - Google Patents

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tooth
transmission
switching element
gear
actuator
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PCT/EP2018/081285
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Andreas Heinzler
Kai BORNTRÄGER
Stefan Blattner
Christian Mittelberger
Rick Hauschwitz
Thorsten Leim
Jochen Breuer
Johannes Glückler
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a drive train of a motor vehicle having a hybrid drive according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a control device for carrying out the method and to a corresponding computer program product.
  • a transmission for a motor vehicle with a hybrid drive is from the
  • the hybrid drive is formed there by an internal combustion engine and an electric machine, which are both coupled to the transmission.
  • the transmission has two transmission input shafts, of which one transmission input shaft is drive-connected to the internal combustion engine and the other transmission input shaft is connected to the electric machine.
  • the gearbox has a countershaft and several gear planes coupled to it.
  • the transmission also has a plurality of positive switching elements whose selective switching causes different gear ratios between the transmission input shaft and the transmission output shaft and / or between the other transmission input shaft and the transmission output shaft.
  • an electric vehicle in which a driving force can be transmitted from an electric motor to drive wheels of the vehicle via a transmission. If a shift from a neutral position of the transmission to a starting gear is not completed within a predetermined time, then it is provided to generate an alternating torque via the electric motor, which is transmitted to the input shaft of the transmission.
  • the present invention has for its object to provide a novel method for operating a drive train of a motor vehicle with a hybrid drive and a transmission, by means of which tooth-on-tooth position can be resolved on a form-locking switching element while ensuring a high switching comfort.
  • a control unit which is designed to carry out the method and a computer program product for performing the method to be specified.
  • the switching elements are positive switching elements.
  • Such transmissions are used primarily in motor vehicles, in particular also in commercial vehicles, to adapt the rotational speed and torque output characteristics of the drive unit to the driving resistances of the vehicle in a suitable manner.
  • the transmission has at least two parallel-connected partial transmissions with two transmission input shafts and one transmission output shaft.
  • Each partial transmission comprises at least one positive-locking switching element for switching a transmission stage of the transmission.
  • the switching elements may be designed as clutches or brakes, for example as unsynchronized or synchronized jaw clutches or claw brakes.
  • a first gearbox Input shaft can be connected or connected to an electric machine and a second transmission input shaft can be connected or connected to an internal combustion engine.
  • the transmission output shaft can be connected or connected to an output.
  • the electric machine and the internal combustion engine are part of a hybrid drive.
  • the hybrid drive, the transmission and the output are components of a drive train of a motor vehicle.
  • a tooth-on-tooth position can for example be recognized that the switching path of the switching device for engaging a gear ratio of the transmission does not reach the end position, but remains in an intermediate position, or if the gear to be engaged has not been inserted within a predetermined period of time.
  • An actuator is then available for the dissolution of a tooth-on-tooth position, in principle, if it is able to act on one of the switching element halves of the positive switching element such that this switching element half is rotated relative to the other half of the switching element switching element. This can be done, for example, by accelerating or decelerating the switching element half operatively connected to the actuator.
  • At least one actuator for dissolving the tooth-on-tooth position is then selected and activated.
  • both actuators operatively connected to a drive-side switching element half and actuators operatively connected to an output-side switching element half can be considered. According to an advantageous development it is provided that in the selection of the at least one actuator for the dissolution of the tooth-on-tooth position transmission stages of the partial transmission are taken into account.
  • the actuator is in operative connection via a gear stage with one of the switching element halves of the form-fitting switching element, at which the tooth-on-tooth position is to be resolved, then torque changes or speed changes of the actuator are transmitted to the switching element half of the switching element as a function of the gear ratio. If the actuator is connected, for example via an inserted third gear ratio of the transmission with the switching element half of the switching element to be acted upon, then torque or speed changes of the actuator act more on the switching element half to be rotated, as torque changes or speed changes of the actuator, if this over, for example, a fifth gear ratio the transmission is in operative connection with the switching element half.
  • the available actuators can be operated with different ratios for dissolving the tooth-on-tooth position.
  • an actuator can be selected from the actuators available in principle for dissolving the tooth-on-tooth position, with which the tooth-on-tooth position safe and comfortable can be resolved.
  • the electric machine of the hybrid drive can be controlled and controlled more accurately and faster than the internal combustion engine.
  • a suitable actuator for dissolving the tooth-on-tooth position is selected from a plurality of available actuators, taking into account the mechanical connection and the controllability of the available actuators available.
  • at least one actuator can be selected and controlled by means of which the tooth-on-tooth position can be resolved as comfortably as possible. For example, a torque introduced into the drive train to release the tooth-on-tooth position by means of the actuated actuator can already be reduced again or withdrawn before the transmission stage of the transmission has been engaged by meshing teeth of the switching element halves. As a result, shocks acting on the drive train when dissolving the tooth-on-tooth position can be prevented or at least minimized.
  • actuators for the resolution of a recognized tooth-on-tooth position for example, the internal combustion engine or the electric machine of the hybrid drive, a service brake of the motor vehicle, a transmission brake, which is arranged for example on a countershaft of the transmission or an existing in the drive train retarder, which as Primary or trained as a secondary retarder can be selected and controlled.
  • the invention further relates to a control device which is designed to carry out the method according to the invention.
  • the control device comprises means which serve to carry out the method according to the invention.
  • These resources are hardware resources and software resources.
  • the hardware-side means of the control unit are data interfaces in order to exchange data with the components of the drive train involved in carrying out the method according to the invention.
  • the control unit is also connected with necessary sensors and, if necessary, with other control units, for example a hybrid control unit, in order to record the decision-relevant data or to forward control commands.
  • the control unit can be designed for example as a transmission control unit.
  • the hardware-side means of the control device is also a processor for data processing and possibly a memory for data storage.
  • the software resources are program modules for carrying out the method according to the invention.
  • the solution according to the invention can also be embodied as a computer program product which, when running on a processor of a control unit, instructs the processor by software to carry out the associated process steps according to the invention.
  • a computer-readable medium is the subject of the invention, on which a computer program product described above is stored retrievably.
  • Fig. 1 shows a transmission diagram of a transmission together with an internal combustion engine and an electric machine and
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method according to the invention for operating the drive train according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a transmission 1 with an electric machine 2, with a 5-speed main transmission HG, which comprises two partial transmissions, with an output shaft 3, a first planetary gear PG1 and a second planetary gear PG2, each of the elements web ST1 , ST2, at least one planetary gear PR1, PR2, sun gear SR1, SR2 and ring gear HR1, HR2 have.
  • the first planetary gear PG1 is used as a range group and connects to the main group HG.
  • the second planetary gear PG2 is arranged as a planetary stage between the electric machine 2 and the first transmission input shaft 4.
  • the first transmission input shaft 4 is designed as a hollow shaft and a first partial transmission of the main transmission HG assigned.
  • a second transmission input shaft 5 is assigned to the second partial transmission of the main transmission HG.
  • the main gear HG comprises a first gear plane R1, a second gear plane R2, a third gear plane R3, a fourth gear plane R4 and a fifth gear plane R5 and a first switching element S1, a second switching element S2, a third switching element S3 and a fourth switching element S4.
  • the fifth gear plane R5 forms the output constant of the main transmission HG. All switching elements of the main transmission S1 to S4 are designed as double-acting, two-sided switching elements and can connect two different elements of the transmission 1 with a shaft or a transmission component.
  • the first wheel plane R1 is formed by a first idler gear 6 of the first transmission input shaft 4 with a first fixed gear 12 of a countershaft VW.
  • the second wheel plane R2 is formed by a loose wheel 7 of the first transmission input shaft 4 with a second fixed gear 13 of the countershaft VW.
  • the third gear plane R3 is formed by a third idler gear 8 on the second transmission input shaft 5 and a third fixed gear 14 of the countershaft VW.
  • the fourth gear plane R4 is formed by a fourth idler gear 9 on the second transmission input shaft 5 and a fourth fixed wheel 15 on the countershaft VW.
  • the fifth gear plane R5 is formed by a fifth idler gear 1 1 on a main shaft 10 and a fifth fixed gear 16 on the countershaft VW.
  • the main shaft 10 extends coaxially with the transmission input shafts 4, 5 and the output shaft 3 and lies between the second transmission input shaft 5 and the output shaft 3.
  • the countershaft VW is parallel to the axis of the transmission input shafts 4, 5, the main shaft 10 and the output shaft 3. It can the first switching element S1 in a first switching position A connect the first gear plane R1 or in a second switching position B, the second gear plane R2 with the first transmission input shaft 4.
  • the second switching element S2 can connect the first gear input shaft 4 in a first shift position C or the third gear plane R3 with the second transmission input shaft 5 in a second shift position D.
  • the second switching element S2 thus serves in the first switching position C of the partial transmission coupling.
  • the third switching element S3 can in a first switching position E, the fourth gear plane R4 or in a second switching position F, the main shaft 10 with the couple second transmission input shaft 5.
  • a direct gear can thus be engaged, wherein torque is transmitted from the second transmission input shaft 5 via the main shaft 10 and the first planetary gear PG1 to the output shaft 3.
  • the fourth switching element S4 can in a first switching position G, the main shaft 10 or in a second switching position H the
  • Each of the switching elements S1 to S4 can also be switched to neutral so that it does not connect any of the elements mentioned.
  • the transmission 1 comprises the range group in the form of the first planetary gear PG1.
  • the range group PG1 serves to double the number of speeds of the main transmission HG.
  • a fifth switching element S5 which is assigned to the range group PG1 in a first switching position L, the ring gear HR1 of the first planetary gear PG1 are connected to a housing-fixed component 17 or a housing part or to another rotationally fixed component of the transmission 1. This creates a slow range.
  • the ring gear HR1 of the first planetary gear PG1 can be connected to the output shaft 3 and thus also to the web ST1 of the first planetary gear PG1.
  • the web ST1 is rotatably connected to the output shaft 3.
  • the switching element S5 can also be switched to neutral.
  • the second planetary gear PG2 is arranged as a planetary stage between an electric machine 2 and the first transmission input shaft 4.
  • the electric machine 2 has a stator 18 which is rotatably connected to a housing-fixed component 17.
  • a rotatably mounted rotor 19 of the electric machine 2 is permanently connected in a rotationally fixed manner to a planetary gear set shaft of the planetary stage PG2 designed as a sun gear SR2 of the second planetary gear PG2.
  • the electric machine 2 By arranging the electric machine 2 with the planetary stage PG2 on the first transmission input shaft 4, the electric machine 2 is assigned to the first partial transmission.
  • the second transmission input shaft 5 is driven by a second drive, namely by an internal combustion engine 20.
  • the internal combustion engine 20 is thus permanently connected or connectable to the second transmission input shaft 5.
  • Each partial transmission is assigned switchable gears via the assigned wheel planes R1 to R5.
  • the first wheel plane R1 and the second wheel plane R2 of the main gear HG are assigned to the first transmission input shaft 4 and thus to the first partial transmission of the main transmission HG.
  • a purely electric driving over the two gears is possible, which are formed over the two wheel planes R1 and R2.
  • the range group PG1 produces four switchable purely electrical gears.
  • the reverse drive is possible by reversing the direction of rotation of the electric machine 2.
  • a separating clutch or starting clutch for the internal combustion engine 20 is not necessary for purely electric driving and not present, since the second transmission input shaft 5 can be disconnected by opening the second and third switching element S2, S3.
  • the third gear plane R3 and the fourth gear plane R4 of the main gear HG are assigned to the second transmission input shaft 5 and thus to the second part transmission of the main transmission HG.
  • the fifth wheel plane R5 serves as the output constant for de Partial gearbox of main gearbox HG. Due to the partial transmission coupling via the second switching element S2 in the first switching position C, the internal combustion engine 20 and the electric machine 2 can still use the gears of the respective other subtransmission.
  • internal combustion engine 20 and electrical machines 2 can be operated with different ratios.
  • suitable operating points can be selected for the combustion engine 20 and for the electric machine 2 depending on the driving situation.
  • Fig. 1 shows only the upper half of the axis of the transmission input shafts 4, 5, the main shaft 10 and the output shaft 3 symmetrical wheelset of the transmission 1.
  • the reflection on this axis leads to a variant with two countershaft VW, which serve to power division.
  • the power flow in the first gear is via the second transmission input shaft 5, the second switching element S2 in its first shift position C, the first shift element S1 in its first shift position A, the first wheel plane R1, the countershaft VW, the output constant R5, the fourth switching element S4 in his first switching position G, the range group PG1 connected in the slow range is directed to the output shaft 3.
  • the power flow in second gear is via the second transmission input shaft 5, the second shift element S2 in its second shift position D, the third gear plane R3, the countershaft VW, the output constant R5, the fourth switching element S4 in its first shift position G, the range group in the slow range PG1 passed to the output shaft 3.
  • both the first gear and thus the first wheel plane Rials can also be connected via the second shift position B to the fourth gear and so that the second wheel plane R2 can be selected.
  • the preselected gears are assigned to the first partial transmission.
  • the power flow in third gear is via the second transmission input shaft 5, the third shift element S3 in its first shift position E, the fourth gear plane R4, the countershaft VW, the output constant R5, the fourth switching element S4 in its first shift position G, the range group in the slow range PG1 passed to the output shaft 3.
  • the fourth gear and thus the second wheel plane R2 can be preselected.
  • the power flow in the fourth gear is via the second transmission input shaft 5, the second shift element S2 in its first shift position C, the first transmission input shaft 4, the first shift element S1 in its second shift position B, the second wheel plane R2, the countershaft VW, the output constant R5 the Fourth switching element S4 in its first switching position G, which passed in the slow range range group PG1 directed to the output shaft 3.
  • the power flow in fifth gear is passed via the second transmission input shaft 5, the third shift element S3 in its second shift position F, the range group PG1 connected in the slow range to the output shaft 3.
  • the fourth gear G4 can be preselected.
  • the ninth gear can be preselected.
  • the sixth gear can be preselected.
  • the power flow in the sixth gear is via the second transmission input shaft 5, the second shift element S2 in its first shift position C, the first transmission input shaft 4, the first shift element S1 in its first shift position A, the first wheel plane R1, the countershaft VW, the output constant R5, the fourth Switching element S4 in its second switching position H and passed over the switched into the fast range range group PG1 on the output shaft 3.
  • the power flow in seventh gear is via the second transmission input shaft 5, the second shift element S2 in its second shift position D, the third wheel plane R3, the countershaft VW, the output constant R5, the fourth shift element S4 in its second shift position H and over in the fast Area switched group PG1 on the output shaft 3 passed.
  • the sixth gear can be preselected via the first shift element S1 in its first shift position A, or the ninth gear can be preselected via the first shift element S1 in its second shift position B.
  • the power flow in the eighth gear is via the second transmission input shaft 5, the third shift element S3 in its first shift position E, the fourth gear plane R4, the countershaft VW, the output constant R5, the fourth shift element S4 in its second shift position H and over in the fast Area switched group PG1 on the output shaft 3 passed.
  • the ninth gear can be preselected via the first shift element S1 in its second shift position B.
  • the power flow in ninth gear is via the second transmission input shaft 5, the second switching element S2 in its first shift position C, the first transmission input shaft 4, the first shift element S1 in its second shift position B, the second wheel plane R2, the countershaft VW, the output constant R5, the fourth switching element S4 in its second switching position H and via the switched into the fast range range group, which is provided by the first planetary gear PG1, passed to the output shaft 3.
  • the power flow in the tenth gear is conducted via the second transmission input shaft 5, the third shift element S3 in its second shift position F, the main shaft 10 and the output shaft 3 via the range group PG1 connected in the fast range. It is possible via the first switching element S1 in its second switching position B and the fourth switching element S4 in its second switching position H. the ninth gear will be selected. But it can also be selected via the first switching element S1 in its first shift position A and the second shift element S2 in its first shift position C, the sixth gear.
  • tooth-on-tooth positions in circuits.
  • a tooth-on-tooth position can be resolved.
  • available actuators for dissolving the tooth-on-tooth position are determined and dependent on a mechanical connection of the available actuators to the transmission input shafts 4, 5 or the output shaft 3 at least one actuator for dissolving the tooth-on-tooth position selected and controlled.
  • the available actuators can also be operated via a preselected passage to dissolve the tooth-on-tooth position.
  • a gear change to be carried out in the transmission will be described, in which a tooth-to-tooth position occurs.
  • a gear change is to be performed in the fifth gear, in which, starting from the engaged fourth gear, the second switching element S2 is opened and the third switching element S3 is closed.
  • the fourth gear is engaged in the transmission.
  • the controller receives a signal indicative of a gear shift from fourth gear to fifth gear.
  • This signal can be signaled by a vehicle driver, for example, by operating a travel switch or by the control unit. device can be generated automatically. If such a request for changing gears, then takes place in the context of the method, first a load reduction on the engine 20. In this case, the electrical machine 2 takes over the load. Subsequently or overlapping this, the second switching element S2 is moved from its first switching position C in its neutral position and the fifth gear of the transmission to be engaged is actively synchronized via a speed or torque control of the engine 20. The engine 20 is guided to the target speed in the new gear and held there.
  • the switching element S3 is actuated starting from its neutral position in the closing direction to its second switching position F.
  • closing the switching element S3, ie when adjusting the switching element S3 in its second switching position F it may come to a tooth-on-tooth position, so that no sufficient power flow can be made in the transmission.
  • a transmission brake which is arranged for example on the countershaft VW of the transmission or an existing in the drive train Retarder, which may be designed as a primary or secondary retarder, can serve as actuators for dissolving the detected tooth-on-tooth position.
  • a transmission brake which is arranged for example on the countershaft VW of the transmission or an existing in the drive train Retarder, which may be designed as a primary or secondary retarder, can serve as actuators for dissolving the detected tooth-on-tooth position.
  • the electric machine via the closed switching element S1 in its second switching position is already coupled to the main shaft 10 and the output shaft 3, by modulation of the rotational speed or torque of the electric machine 2 on the output side switching element half of the switching element F for dissolving the tooth be acted on-tooth position.
  • the internal combustion engine 20, however, is in operative connection with the drive-side switching element half of the switching element F, which can be acted upon by modulation of the rotational speed or the torque of the internal combustion engine 20 on the drive-side switching element half of the switching element F to dissolve the tooth-on-tooth position.
  • the electric machine 2 is selected and triggered in order to release the tooth-on-tooth position on the switching element S3.
  • the prevailing on the switching element F tooth-on-tooth position can be resolved quickly and easily, since the already introduced for the resolution of the tooth-on-tooth position by means of the electric machine 2 in the drive train torque can be reduced again or withdrawn, before the fifth gear of the transmission is engaged by meshing the teeth of the switching element halves.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor (20) und eine elektrische Maschine (2) aufweisenden Hybridantrieb, mit einem Getriebe (1 ) und einem Abtrieb (21). Das Getriebe (1 ) weist zumindest zwei parallel geschaltete Teilgetriebe mit zwei Getriebeeingangswellen (4, 5) und einer Getriebeausgangswelle (3) auf, wobei jedes Teilgetriebe zumindest ein formschlüssiges Schaltelement (S1 - S6) umfasst. Die elektrische Maschine (2) ist mit der ersten Getriebeeingangswelle (4) und der Verbrennungsmotor (20) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (5) verbunden oder verbindbar. Dann, wenn eine an einem formschlüssigen Schaltelement (S1 - S6) aufzulösende Zahn-auf-Zahn-Stellung erkannt wird, werden prinzipiell zur Verfügung stehende Aktuatoren zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung ermittelt, wobei abhängig von einer mechanischen Anbindung der zur Verfügung stehenden Aktuatoren an die Getriebeeingangswellen (4, 5) oder die Getriebeausgangswelle (3) zumindest ein Aktuator zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung ausgewählt und angesteuert wird.

Description

VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINES ANTRIEBSSTRANGS EINES KRAFTFAHRZEUGS, STEUERGERÄT UND COMPUTERPROGRAMMPRODUKT
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb ist aus der
DE 10 2015 226 251 A1 bekannt. Der Hybridantrieb ist dort durch einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine gebildet, welche beide mit dem Getriebe gekoppelt sind. Dazu weist das Getriebe zwei Getriebeeingangswellen auf, von denen eine Getriebeeingangswelle mit dem Verbrennungsmotor und die andere Getriebeeingangswelle mit der elektrischen Maschine triebverbunden ist. Das Getriebe hat eine Vorgelegewelle und mehrere damit gekoppelte Radebenen. Das Getriebe hat ferner mehrere formschlüssige Schaltelemente, deren selektives Schalten verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle und/oder zwischen der weiteren Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle bewirkt. Gemäß der DE 10 2015 226 251 Alwird ein Verfahren zum Abkoppeln des Verbrennungsmotors vom Abtrieb beim Vorliegen einer Vollbremsung offenbart.
Bei der Ausführung einer Schaltung in einem automatisierten Schaltgetriebe unter Beteiligung eines formschlüssigen Schaltelements kann es zu Zahn-auf-Zahn- Stellungen kommen, die ein Schließen des formschlüssigen Schaltelements verhindern. Derartige Zahn-auf-Zahn-Stellungen müssen zur Ausführung einer Schaltung an dem formschlüssigen Schaltelement aufgelöst werden. Zur Auflösung solcher Zahn-auf-Zahn-Stellungen dienen entsprechende Aktuatoren.
Aus der DE 10 2007 012 045 A1 ist ein Elektrofahrzeug bekannt, bei welchem eine Antriebskraft von einem Elektromotor auf Antriebsräder des Fahrzeugs über ein Getriebe übertragen werden kann. Wird eine Schaltung von einer Neutralstellung des Getriebes in eine Anfahrgangstufe nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit beendet, dann ist vorgesehen, über den Elektromotor ein alternierendes Drehmoment zu erzeugen, welches auf die Eingangswelle des Getriebes übertragen wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb und einem Getriebe zu schaffen, mittels welchem Zahn-auf-Zahn-Stellung an einem formschlüssigen Schaltelement unter Gewährleistung eines hohen Schaltkomforts aufgelöst werden können. Zudem sollen ein Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.
Aus verfahrenstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung dieser Aufgabe ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen. Ein Steuergerät zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs ist zudem Gegenstand von Anspruch 8. Hinsichtlich eines Computerprogrammprodukts wird auf den Patentanspruch 9 verwiesen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine Vielzahl von Übersetzungsstufen, also feste Übersetzungsverhältnisse zwischen zwei Wellen des Getriebes, durch Schaltelemente bevorzugt automatisiert schaltbar sind. Bei den Schaltelementen handelt es sich um formschlüssige Schaltelemente. Derartige Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen, insbesondere auch bei Nutzfahrzeugen, Anwendung, um die Drehzahl- und Drehmomentabgabecharakteristik der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeugs in geeigneter Weise anzupassen.
In der vorliegenden Anwendung weist das Getriebe zumindest zwei parallel geschaltete Teilgetriebe mit zwei Getriebeeingangswellen und einer Getriebeausgangswelle auf. Jedes Teilgetriebe umfasst zumindest ein formschlüssiges Schaltelement zum Schalten einer Übersetzungsstufe des Getriebes. Die Schaltelemente können als Kupplungen oder Bremsen ausgebildet sein, beispielsweise als unsynchronisierte oder synchronisierte Klauenkupplungen bzw. Klauenbremsen. Eine erste Getriebe- eingangswelle kann mit einer elektrischen Maschine verbunden werden oder verbunden sein und eine zweite Getriebeeingangswelle kann mit einem Verbrennungsmotor verbunden werden oder verbunden sein. Die Getriebeausgangswelle kann mit einem Abtrieb verbunden werden oder verbunden sein. Die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor sind Bestandteil eines Hybridantriebs. Der Hybridantrieb, das Getriebe und der Abtrieb sind Bestandteile eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs.
Dann, wenn bei einer Durchführung einer Schaltung eine an einem formschlüssigen Schaltelement aufzulösende Zahn-auf-Zahn-Stellung erkannt wird, werden prinzipiell zur Verfügung stehende Aktuatoren zum Auflösen der an dem formschlüssigen Schaltelement vorliegenden Zahn-auf-Zahn-Stellung ermittelt.
Eine Zahn-auf-Zahn-Stellung kann beispielsweise dadurch erkannt werden, dass der Schaltweg der Schalteinrichtung zum Einlegen einer Übersetzungsstufe des Getriebes nicht die Endstellung erreicht, sondern in einer Zwischenstellung verharrt, oder wenn der einzulegende Gang nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer eingelegt wurde. Ein Aktuator steht dann zur Auflösung einer Zahn-auf-Zahn-Stellung prinzipiell zur Verfügung, wenn dieser in der Lage ist, auf eine der Schaltelementhälften des formschlüssigen Schaltelements derart einzuwirken, dass diese Schaltelementhälfte bezogen auf die andere Schaltelementhälfte des Schaltelements verdreht wird. Dies kann beispielsweise durch ein Beschleunigen oder ein Verzögern der mit dem Aktuator in Wirkverbindung stehenden Schaltelementhälfte erfolgen.
Abhängig von einer mechanischen Anbindung der zur Verfügung stehenden Aktuatoren an die Getriebeeingangswellen oder die Getriebeausgangswelle wird dann zumindest ein Aktuator zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung ausgewählt und angesteuert. Bei der Ermittlung der zur Verfügung stehenden Aktuatoren zum Auflösen der an dem formschlüssigen Schaltelement erkannten Zahn-auf-Zahn-Stellung können sowohl mit einer antriebsseitigen Schaltelementhälfte in Wirkverbindung stehende Aktuatoren als auch mit einer abtriebsseitigen Schaltelementhälfte in Wirkverbindung stehende Aktuatoren berücksichtigt werden. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass bei der Auswahl des zumindest einen Aktuators zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung Übersetzungsstufen der Teilgetriebe berücksichtigt werden. Steht der Aktuator über eine Übersetzungsstufe mit einer der Schaltelementhälften des formschlüssigen Schaltelements, an dem die Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgelöst werden soll, in Wirkverbindung, dann werden Drehmomentänderungen oder Drehzahländerungen des Aktuators in Abhängigkeit der Übersetzungsstufe auf die Schaltelementhälfte des Schaltelements übertragen. Ist der Aktuator beispielsweise über eine eingelegte dritte Übersetzungsstufe des Getriebes mit der zu beaufschlagenden Schaltelementhälfte des Schaltelements verbunden, so wirken sich Drehmoment oder Drehzahländerungen des Aktuators stärker auf die zu verdrehende Schaltelementhälfte aus, als Drehmomentänderungen oder Drehzahländerungen des Aktuators, wenn dieser über beispielsweise eine fünfte Übersetzungsstufe des Getriebes mit der Schaltelementhälfte in Wirkverbindung steht. Je kleiner die Übersetzungsstufe ist, über die der Aktuator an die Schaltelementhälfte angebunden ist, desto stärker wirken sich die Drehmomentänderungen oder Drehzahländerungen des Aktuators auf die Schaltelementhälfte aus. Durch die zumindest zwei parallel geschalteten Teilgetriebe können die zur Verfügung stehenden Aktuatoren mit unterschiedlichen Übersetzungen zum Auflösen der Zahn-auf- Zahn-Stellung betrieben werden.
Wird neben den Übersetzungsstufen des Getriebes auch eine Regel- oder Steuerbarkeit der Aktuatoren berücksichtigt, dann kann aus den prinzipiell zur Verfügung stehenden Aktuatoren zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung ein Aktuator ausgewählt werden, mit welchem die Zahn-auf-Zahn-Stellung sicher und komfortabel aufgelöst werden kann. So kann beispielsweise die elektrische Maschine des Hybridantriebs genauer und schneller geregelt bzw. gesteuert werden, als der Verbrennungsmotor.
Es wird somit kein vorab festgelegter Aktuator zur Auflösung einer vorliegenden Zahn-auf-Zahn-Stellung verwendet. Vielmehr wird aus einer Mehrzahl von zur Verfügung stehenden Aktuatoren unter Berücksichtigung der mechanischen Anbindung und der Regel- oder Steuerbarkeit der zur Verfügung stehenden Aktuatoren ein geeigneter Aktuator zur Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung ausgewählt. Bei mehreren zur Verfügung stehenden Aktuatoren zum Auflösen der Zahn-auf- Zahn-Stellung kann zumindest ein Aktuator ausgewählt und angesteuert werden, mittels dem die Zahn-auf-Zahn-Stellung möglichst komfortabel aufgelöst werden kann. So kann beispielsweise ein zur Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung mittels des angesteuerten Aktuators in den Antriebsstrang eingeleitetes Drehmoment bereits wieder reduziert bzw. zurückgenommen werden, bevor die Übersetzungsstufe des Getriebes durch Einspuren von Verzahnungen der Schaltelementhälften eingelegt ist. Dadurch können auf den Antriebsstrang wirkende Stöße beim Auflösen der Zahn- auf-Zahn-Stellung verhindert oder zumindest minimiert werden.
Als Aktuatoren zur Auflösung einer erkannten Zahn-auf-Zahn-Stellung können beispielsweise der Verbrennungsmotor oder die elektrische Maschine des Hybridantriebs, eine Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs, eine Getriebebremse, welche beispielsweise an einer Vorgelegewelle des Getriebes angeordnet ist oder ein im Antriebsstrang vorhandener Retarder, welcher als Primär- oder als Sekundärretarder ausgebildet sein kann, ausgewählt und angesteuert werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Das Steuergerät umfasst Mittel, die der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen. Bei diesen Mitteln handelt es sich um hardwareseitige Mittel und um softwareseitige Mittel. Bei den hardwareseitigen Mitteln des Steuergeräts handelt es sich um Datenschnittstellen, um mit den an der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen des Antriebsstranges Daten auszutauschen. Das Steuergerät ist hierzu auch mit notwendigen Sensoren sowie soweit notwendig auch mit anderen Steuergeräten, beispielsweise einem Hybridsteuergerät verbunden, um die entscheidungsrelevanten Daten aufzunehmen bzw. Steuerbefehle weiterzuleiten. Das Steuergerät kann beispielsweise als Getriebesteuergerät ausgebildet sein. Bei den hardwareseitigen Mitteln des Steuergeräts handelt es sich ferner um einen Prozessor zur Datenverarbeitung und ggf. um einen Speicher zur Datenspeicherung. Bei den softwareseitigen Mitteln handelt es sich um Programmbausteine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch als Computerprogrammprodukt verkörpern, welches wenn es auf einem Prozessor eines Steuergeräts läuft, den Prozessor softwaremäßig anleitet, die zugeordneten erfindungsgegenständlichen Verfahrensschritte durchzuführen. In diesem Zusammenhang gehört auch ein computerlesbares Medium zum Gegenstand der Erfindung, auf dem ein vorstehend beschriebenes Computerprogrammprodukt abrufbar gespeichert ist.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten Ansprüche oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 ein Getriebeschema eines Getriebes zusammen mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine und
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des Antriebsstrangs gemäß Fig. 1.
Fig.1 zeigt eine Ausführungsform eines Getriebes 1 mit einer elektrischen Maschine 2, mit einem 5-Gang-Hauptgetriebe HG, das zwei Teilgetriebe umfasst, mit einer Ausgangswelle 3, einem ersten Planetengetriebe PG1 und einem zweiten Planetengetriebe PG2, die jeweils die Elemente Steg ST1 , ST2, mindestens ein Planetenrad PR1 , PR2, Sonnenrad SR1 , SR2 und Hohlrad HR1 , HR2 aufweisen. Das erste Planetengetriebe PG1 wird als Bereichsgruppe eingesetzt und schließt an die Hauptgruppe HG an. Das zweite Planetengetriebe PG2 wird als Planetenstufe zwischen der elektrischen Maschine 2 und der ersten Getriebeeingangswelle 4 angeordnet. Die erste Getriebeeingangswelle 4 ist als Hohlwelle ausgeführt und einem ersten Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG zugeordnet. Eine zweite Getriebeeingangswelle 5 ist dem zweiten Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG zugeordnet.
Das Hauptgetriebe HG umfasst eine erste Radebene R1 , eine zweite Radebene R2, eine dritte Radebene R3, eine vierte Radebene R4 und eine fünfte Radebene R5 sowie ein erstes Schaltelement S1 , eine zweites Schaltelement S2, ein drittes Schaltelement S3 und ein viertes Schaltelement S4. Die fünfte Radebene R5 bildet die Abtriebskonstante des Hauptgetriebes HG. Alle Schaltelemente des Hauptgetriebes S1 bis S4 sind als doppeltwirkende, zweiseitige Schaltelemente ausgebildet und können zwei unterschiedliche Elemente des Getriebes 1 mit einer Welle oder einem Getriebebauteil verbinden. Die erste Radebene R1 wird durch ein erstes Losrad 6 der ersten Getriebeeingangswelle 4 mit einem ersten Festrad 12 einer Vorgelegewelle VW gebildet. Die zweite Radebene R2 wird durch ein Losrad 7 der ersten Getriebeeingangswelle 4 mit einem zweiten Festrad 13 der Vorgelegewelle VW gebildet. Die dritte Radebene R3 wird durch ein drittes Losrad 8 auf der zweiten Getriebeeingangswelle 5 und ein drittes Festrad 14 der Vorgelegewelle VW gebildet. Die vierte Radebene R4 wird durch ein viertes Losrad 9 auf der zweiten Getriebeeingangswelle 5 und ein viertes Festrad 15 auf der Vorgelegewelle VW gebildet. Die fünfte Radebene R5 wird durch ein fünftes Losrad 1 1 auf einer Hauptwelle 10 und ein fünftes Festrad 16 auf der Vorgelegewelle VW gebildet.
Die Hauptwelle 10 verläuft koaxial zu den Getriebeeingangswellen 4, 5 und der Ausgangswelle 3 und liegt zwischen der zweiten Getriebeeingangswelle 5 und der Ausgangswelle 3. Die Vorgelegewelle VW verläuft parallel zur Achse der Getriebeeingangswellen 4, 5, der Hauptwelle 10 und der Ausgangswelle 3. Dabei kann das erste Schaltelement S1 in einer ersten Schaltstellung A die erste Radebene R1 oder in einer zweiten Schaltstellung B die zweite Radebene R2 mit der ersten Getriebeeingangswelle 4 verbinden. Das zweite Schaltelement S2 kann in einer ersten Schaltstellung C die erste Getriebeeingangswelle 4 oder in einer zweiten Schaltstellung D die dritte Radebene R3 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 5 verbinden. Das zweite Schaltelement S2 dient damit in der ersten Schaltstellung C der Teilgetriebekopplung. Das dritte Schaltelement S3 kann in einer ersten Schaltstellung E die vierte Radebene R4 oder in einer zweiten Schaltstellung F die Hauptwelle 10 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 5 koppeln. In der zweiten Schaltstellung F kann damit ein Direktgang geschaltet werden, wobei Drehmoment von der zweiten Getriebeeingangswelle 5 über die Hauptwelle 10 und das erste Planetengetriebe PG1 auf die Ausgangswelle 3 übertragen wird. Das vierte Schaltelement S4 kann in einer ersten Schaltstellung G die Hauptwelle 10 oder in einer zweiten Schaltstellung H den
Steg ST1 des ersten Planetenradgetriebes PG1 mit der fünften Radebene R5 verbinden. Jedes der Schaltelemente S1 bis S4 kann auch in Neutral geschaltet werden, so dass es keines der genannten Elemente miteinander verbindet.
Das Getriebe 1 umfasst die Bereichsgruppe in Form des ersten Planetengetriebes PG1. Die Bereichsgruppe PG1 dient der Verdopplung der Gangzahlen des Hauptgetriebes HG. Dafür kann durch ein fünftes Schaltelement S5, welches der Bereichsgruppe PG1 zugeordnet ist, in einer ersten Schaltstellung L das Hohlrad HR1 des ersten Planetengetriebes PG1 mit einem gehäusefesten Bauteil 17 bzw. einem Gehäuseteil oder mit einem anderen drehfesten Bauelement des Getriebes 1 verbunden werden. Dadurch wird ein langsamer Bereich gebildet. In einer zweiten Schaltstellung S des fünften Schaltelements S5 kann das Hohlrad HR1 des ersten Planetengetriebes PG1 mit der Ausgangswelle 3 und damit auch mit dem Steg ST1 des ersten Planetengetriebes PG1 verbunden werden. Der Steg ST1 ist drehfest mit der Ausgangswelle 3 verbunden. Damit werden die Bauteile Steg ST1 und Hohlrad HR1 in der zweiten Schaltstellung S des Schaltelements S5 miteinander verblockt und bilden einen schnellen Bereich. Das Schaltelement S5 kann auch in Neutral geschaltet werden.
Das zweite Planetengetriebe PG2 wird als Planetenstufe zwischen einer elektrischen Maschine 2 und der ersten Getriebeeingangswelle 4 angeordnet. Die elektrische Maschine 2 besitzt einen Stator 18, welcher drehfest mit einem gehäusefesten Bauteil 17 verbunden ist. Ein drehbar gelagerter Rotor 19 der elektrischen Maschine 2 ist mit einer als Sonnenrad SR2 des zweiten Planetengetriebes PG2 ausgebildeten Planetenradsatzwelle der Planetenstufe PG2 permanent drehfest verbunden.
Der Steg ST2 des zweiten Planetengetriebes PG2 ist permanent drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle 4 verbunden. Das Hohlrad HR2 des zweiten Plane- tengetriebes PG2 ist über ein sechstes Schaltelement S6, welches dem zweiten Planetengetriebe PG2 zugeordnet ist, in einer ersten Schaltstellung I mit der zweiten Getriebeeingangswelle 5 verbindbar und in einer zweiten Schaltstellung J des sechsten Schaltelements S6 gehäusefest arretierbar. In der ersten Schaltstellung I des sechsten Schaltelements S6 kann die Planetenstufe PG2 als Überlagerungsgetriebe wirken. In der zweiten Schaltstellung J des sechsten Schaltelements S6 wirkt die Planetenstufe PG2 als feste Vorübersetzung für die elektrische Maschine 2. Dadurch kann die elektrische Maschine 2 kostengünstig mit weniger Drehmoment, dafür aber einer höheren Drehzahl ausgelegt werden. Das Schaltelement S6 kann auch in Neutral geschaltet werden.
Durch die Anordnung der elektrischen Maschine 2 mit der Planetenstufe PG2 an der ersten Getriebeeingangswelle 4 ist die elektrische Maschine 2 dem ersten Teilgetriebe zugeordnet. Die zweite Getriebeeingangswelle 5 ist durch einen zweiten Antrieb angetrieben, nämlich durch einen Verbrennungsmotor 20. Der Verbrennungsmotor 20 ist damit mit der zweiten Getriebeeingangswelle 5 permanent verbunden bzw. verbindbar. Jedem Teilgetriebe sind über die zugeordneten Radebenen R1 bis R5 schaltbare Gänge zugeordnet.
Die erste Radebene R1 und die zweite Radebene R2 des Hauptgetriebes HG sind der ersten Getriebeeingangswelle 4 und damit dem ersten Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG zugeordnet. Damit ist ein rein elektrisches Fahren über die zwei Gänge möglich, die über die zwei Radebenen R1 und R2 gebildet werden. Durch die Bereichsgruppe PG1 entstehen dabei vier schaltbare rein elektrische Gänge. Die Rückwärtsfahrt ist durch eine Drehrichtungsumkehr der elektrischen Maschine 2 möglich. Eine Trennkupplung bzw. Anfahrkupplung für den Verbrennungsmotor 20 ist zum rein elektrischen Fahren nicht notwendig und nicht vorhanden, da die zweite Getriebeeingangswelle 5 durch das Öffnen des zweiten und dritten Schaltelements S2, S3 abgekoppelt werden kann.
Die dritte Radebene R3 und die vierte Radebene R4 des Hauptgetriebes HG sind der zweiten Getriebeeingangswelle 5 und damit dem zweiten Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG zugeordnet. Die fünfte Radebene R5 dient als Abtriebskonstante für bei- de Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG. Durch die Teilgetriebekoppelung über das zweite Schaltelement S2 in der ersten Schaltstellung C können der Verbrennungsmotor 20 und die elektrische Maschine 2 die Gänge des jeweils anderen Teilgetriebes trotzdem nutzen.
Durch die zwei Teilgetriebe können Verbrennungsmotor 20 und elektrische Maschi- ne2 mit unterschiedlichen Übersetzungen betrieben werden. Damit können für den Verbrennungsmotor 20 und für die elektrische Maschine 2 jeweils fahrsituationsabhängig geeignete Betriebspunkte gewählt werden.
Die Fig. 1 zeigt lediglich die obere Hälfte des zur Achse der Getriebeeingangswellen 4, 5, der Hauptwelle 10 und der Ausgangswelle 3 symmetrischen Radsatzes des Getriebes 1. Die Spiegelung an dieser Achse führt zu einer Variante mit zwei Vorgelegewellen VW, die zur Leistungsteilung dienen.
Nachfolgend wird der Leistungsfluss für die zehn Gänge des Getriebes beschrieben, wobei das Schaltelement S6 entweder in seiner zweiten Schaltstellung J oder in seiner ersten Schaltstellung I verbleibt.
Der Leistungsfluss im ersten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das zweite Schaltelement S2 in seiner ersten Schaltstellung C, das erste Schaltelement S1 in seiner ersten Schaltstellung A, die erste Radebene R1 , die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5 das vierte Schaltelement S4 in seiner ersten Schaltstellung G, die im langsamen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet.
Der Leistungsfluss im zweiten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das zweite Schaltelement S2 in seiner zweiten Schaltstellung D, die dritte Radebene R3, die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5 das vierte Schaltelement S4 in seiner ersten Schaltstellung G, die im langsamen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet. Dabei kann über das erste Schaltelement S1 in seiner ersten Schaltstellung A sowohl der erste Gang und damit die erste Radebene Rials auch über die zweite Schaltstellung B der vierte Gang und damit die zweite Radebene R2 vorgewählt werden. Die vorgewählten Gänge sind dem ersten Teilgetriebe zugeordnet.
Der Leistungsfluss im dritten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das dritte Schaltelement S3 in seiner ersten Schaltstellung E, die vierte Radebene R4, die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5 das vierte Schaltelement S4 in seiner ersten Schaltstellung G, die im langsamen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet. Dabei kann über das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B der vierte Gang und damit die zweite Radebene R2 vorgewählt werden.
Der Leistungsfluss im vierten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das zweite Schaltelement S2 in seiner ersten Schaltstellung C, die erste Getriebeeingangswelle 4, das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B, die zweite Radebene R2, die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5 das vierte Schaltelement S4 in seiner ersten Schaltstellung G, die im langsamen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet.
Der Leistungsfluss im fünften Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das dritte Schaltelement S3 in seiner zweiten Schaltstellung F, die im langsamen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet. Dabei kann über das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B und über das vierte Schaltelement S4 in seiner ersten Schaltstellung G der vierte Gang G4 vorgewählt werden. Alternativ kann über das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B und über das vierte Schaltelement S4 in seiner zweiten Schaltstellung H der neunte Gang vorgewählt werden. Ebenso kann über das erste Schaltelement S1 in seiner ersten Schaltstellung A und über das vierte Schaltelement S4 in seiner zweiten Schaltstellung H der sechste Gang vorgewählt werden.
Der Leistungsfluss im sechsten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das zweite Schaltelement S2 in seiner ersten Schaltstellung C, die erste Getriebeeingangswelle 4, das erste Schaltelement S1 in seiner ersten Schaltstellung A, die erste Radebene R1 , die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5, das vierte Schaltelement S4 in seiner zweiten Schaltstellung H und über die in den schnellen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet.
Der Leistungsfluss im siebten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das zweite Schaltelement S2 in seiner zweiten Schaltstellung D, die dritte Radebene R3, die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5, das vierte Schaltelement S4 in seiner zweiten Schaltstellung H und über die in den schnellen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet. Dabei kann über das erste Schaltelement S1 in seiner ersten Schaltstellung A der sechste Gang vorgewählt werden oder über das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B der neunte Gang vorgewählt werden.
Der Leistungsfluss im achten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das dritte Schaltelement S3 in seiner ersten Schaltstellung E, die vierte Radebene R4, die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5, das vierte Schaltelement S4 in seiner zweiten Schaltstellung H und über die in den schnellen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet. Dabei kann über das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B der neunte Gang vorgewählt werden.
Der Leistungsfluss im neunten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das zweite Schaltelement S2 in seiner ersten Schaltstellung C, die erste Getriebeeingangswelle 4, das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B, die zweite Radebene R2, die Vorgelegewelle VW, die Abtriebskonstante R5, das vierte Schaltelement S4 in seiner zweiten Schaltstellung H und über die in den schnellen Bereich geschaltete Bereichsgruppe, die vom ersten Planetengetriebe PG1 bereitgestellt ist, auf die Ausgangswelle 3 geleitet.
Der Leistungsfluss im zehnten Gang wird über die zweite Getriebeeingangswelle 5, das dritte Schaltelement S3 in seiner zweiten Schaltstellung F, die Hauptwelle 10 und über die in den schnellen Bereich geschaltete Bereichsgruppe PG1 auf die Ausgangswelle 3 geleitet. Dabei kann über das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B und das vierte Schaltelement S4 in seiner zweiten Schaltstellung H der neunte Gang vorgewählt werden. Es kann aber auch über das erste Schaltelement S1 in seiner ersten Schaltstellung A und das zweite Schaltelement S2 in seiner ersten Schaltstellung C der sechste Gang vorgewählt werden.
Im Getriebe kann es bei Schaltungen zu sogenannten Zahn-auf-Zahn-Stellungen kommen. Durch eine entsprechende Ansteuerung bzw. Drehmoment- oder Drehzahländerung durch einen geeigneten Aktuator kann eine Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgelöst werden. Dann, wenn eine an einem formschlüssigen Schaltelement S1 - S6 aufzulösende Zahn-auf-Zahn-Stellung erkannt wird, werden prinzipiell zur Verfügung stehende Aktuatoren zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung ermittelt und abhängig von einer mechanischen Anbindung der zur Verfügung stehenden Aktuatoren an die Getriebeeingangswellen 4, 5 oder die Ausgangswelle 3 zumindest ein Aktuator zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung ausgewählt und angesteuert. Durch die zumindest zwei parallel geschalteten Teilgetriebe können die zur Verfügung stehenden Aktuatoren auch über einen vorgewählten Gang, zum Auflösen der Zahn-auf- Zahn-Stellung betrieben werden.
Zum Auflösen einer Zahn-auf-Zahn-Stellung kann das in Fig. 2 als Ablaufdiagramm beispielhaft dargestellte Verfahren vollzogen werden. Es wird beispielhaft ein im Getriebe auszuführender Gangwechsel beschrieben, bei welchem es zu einer Zahn-auf- Zahn-Stellung kommt. Ausgehend von einem im Getriebe eingelegten vierten Gang, bei welchem sich das zweite Schaltelement S2 in seiner ersten Schaltstellung C und das erste Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung B, das vierte Schaltelement S4 in seiner ersten Schaltstellung G, das fünfte Schaltelement S5 in seiner ersten Schaltstellung L und das sechste Schaltelement S6 in seiner zweiten Schaltstellung J befindet, soll ein Gangwechsel in den fünften Gang ausgeführt werden, bei welchem ausgehend von dem eingelegten vierten Gang das zweite Schaltelement S2 geöffnet und das dritte Schaltelement S3 geschlossen wird.
Zu Beginn des Verfahrens ist im Getriebe der vierte Gang eingelegt. In einem ersten Schritt empfängt das Steuergerät ein Signal, welches einen Gangwechsel vom vierten Gang in den fünften Gang anzeigt. Dieses Signal kann von einem Fahrzeugführer beispielsweise durch eine Betätigung eines Fahrschalters oder durch das Steuer- gerät automatisch erzeugt werden. Liegt eine derartige Anforderung zum Gangwechsel vor, dann erfolgt im Rahmen des Verfahrens zunächst ein Lastabbau am Verbrennungsmotor 20. Dabei übernimmt die elektrische Maschine 2 die Last. Anschließend oder überschneidend hierzu wird das zweite Schaltelement S2 aus seiner ersten Schaltstellung C in seine Neutralposition verstellt und der einzulegende fünfte Gang des Getriebes wird aktiv über eine Drehzahl- oder Drehmomentregelung des Verbrennungsmotors 20 synchronisiert. Der Verbrennungsmotor 20 wird auf die Zieldrehzahl im neuen Gang geführt und dort gehalten. Das Schaltelement S3 wird ausgehend von seiner Neutralposition in Schließrichtung auf seine zweite Schaltstellung F betätigt. Beim Schließen des Schaltelements S3, also beim Verstellen des Schaltelements S3 in seine zweite Schaltstellung F, kann es zu einer Zahn-auf-Zahn- Stellung kommen, so dass kein ausreichender Kraftfluss im Getriebe hergestellt werden kann. In einem weiteren Verfahrensschritt wird überprüft, ob das Schaltelement S3 in die zweite Schaltstellung F überführt wurde. Falls hierbei erkannt wird, dass die Schaltelementhälften des Schaltelements S3 in der Schaltstellung F formschlüssig verbunden sind, wird der fünfte Gang als neu eingelegter Getriebegang erkannt.
Wird hingegen festgestellt, dass die zu verbindenden Schaltelementhälften des Schaltelements S3 nicht formschlüssig verbunden sind, dann wird eine Zahn-auf- Zahn-Stellung an dem Schaltelement S3 erkannt und es erfolgt eine Auswahl eines zur Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung geeigneten Aktuators gemäß dem vorliegenden Verfahren.
Dabei wird durch das Steuergerät ermittelt, dass neben dem Verbrennungsmotor 20 und der elektrischen Maschine 2 des Hybridantriebs auch eine Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs, welche auf den Abtrieb 21 wirkt, eine Getriebebremse, welche beispielsweise an der Vorgelegewelle VW des Getriebes angeordnet ist oder ein im Antriebsstrang vorhandener Retarder, welcher als Primär- oder als Sekundärretarder ausgebildet sein kann, als Aktuatoren zum Auflösen der erkannten Zahn-auf-Zahn- Stellung dienen können. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun zunächst ermittelt, dass die Zahn-auf-Zahn-Stellung prinzipiell sowohl mit dem Verbrennungsmotor 20 durch eine Modulation der Drehzahl oder des Drehmoments des Verbrennungsmotors 20, mit der elektrischen Maschine 2 durch eine Modulation der Drehzahl oder des Drehmoments der elektrischen Maschine 2 oder durch Modulation eines über die Betriebsbremse, den Retarder oder die Getriebebremse erzeugten Bremsmoments aufgelöst werden kann.
Unter Berücksichtigung der mechanischen Anbindung der zur Verfügung stehenden Aktuatoren an die Getriebeeingangswellen 4, 5 oder die Ausgangswelle 3 bzw. die Hauptwelle 10 des Getriebes und gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Regeloder Steuerbarkeit der zur Verfügung stehenden Aktuatoren wird dann zumindest ein Aktuator zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung ausgewählt und angesteuert.
Da vorliegend die elektrische Maschine über das geschlossene Schaltelement S1 in seiner zweiten Schaltstellung bereits an die Hauptwelle 10 bzw. die Ausgangswelle 3 gekoppelt ist, kann durch Modulation der Drehzahl oder des Drehmoments der elektrischen Maschine 2 auf die abtriebsseitige Schaltelementhälfte des Schaltelements F zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung eingewirkt werden. Der Verbrennungsmotor 20 hingegen steht mit der antriebsseitigen Schaltelementhälfte des Schaltelements F in Wirkverbindung, wodurch durch Modulation der Drehzahl oder des Drehmoments des Verbrennungsmotors 20 auf die antriebsseitige Schaltelementhälfte des Schaltelements F zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung eingewirkt werden kann. Unter der Annahme, dass die elektrische Maschine deutlich spontaner auf Änderungen einer Drehzahl- oder Drehmomentvorgabe reagiert, als die anderen verfügbaren Aktuatoren, wird zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung an dem Schaltelement S3 die elektrische Maschine 2 ausgewählt und entsprechend angesteuert.
Die am Schaltelement F vorherrschende Zahn-auf-Zahn-Stellung kann schnell und komfortabel aufgelöst werden, da das zur Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung mittels der elektrischen Maschine 2 in den Antriebsstrang eingeleitete Drehmoment bereits wieder reduziert bzw. zurückgenommen werden kann, bevor der fünfte Gang des Getriebes durch Einspuren der Verzahnungen der Schaltelementhälften eingelegt ist.
Sollte die Ansteuerung der elektrischen Maschine 2 nicht zum Auflösen der Zahn- auf-Zahn-Stellung führen, dann erfolgt eine neue Auswahl eines zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung geeigneten Aktuators.
Bezuqszeichen Antriebsstrang
elektrische Maschine
Ausgangswelle
Getriebeeingangswelle
Getriebeeingangswelle
Losrad
Losrad
Losrad
Losrad
10 Hauptwelle
11 Losrad
12 Festrad
13 Festrad
14 Festrad
15 Festrad
16 Festrad
17 Gehäuse
18 Stator
19 Rotor
20 Verbrennungsmotor
21 Abtrieb
HG Hauptgetriebe
PG1 Planetengetriebe
PR1 Planetenrad
SR1 Sonnenrad
ST1 Steg
HR1 Hohlrad
PG2 Planetengetriebe
PR2 Planetenrad
SR2 Sonnenrad
ST2 Steg HR2 Hohlrad R1 Radebene R2 Radebene R3 Radebene R4 Radebene R5 Radebene
51 Schaltelement
52 Schaltelement
53 Schaltelement
54 Schaltelement
55 Schaltelement
56 Schaltelement

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor (20) und eine elektrische Maschine (2) aufweisenden Hybridantrieb, mit einem Getriebe (1 ) und einem Abtrieb (21 ),
wobei das Getriebe (1 ) zumindest zwei parallel geschaltete Teilgetriebe mit zwei Getriebeeingangswellen (4, 5) und einer Getriebeausgangswelle (3) aufweist und jedes Teilgetriebe zumindest ein formschlüssiges Schaltelement (S1 - S6) umfasst,
wobei die elektrische Maschine (2) mit der ersten Getriebeeingangswelle (4) und der Verbrennungsmotor (20) mit der zweiten Getriebeeingangswelle (5) verbunden werden kann oder verbunden ist,
wobei dann, wenn eine an einem formschlüssigen Schaltelement (S1 - S6) aufzulösende Zahn-auf-Zahn-Stellung erkannt wird, prinzipiell zur Verfügung stehende Aktuatoren zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung ermittelt werden, und abhängig von einer mechanischen Anbindung der zur Verfügung stehenden Aktuatoren an die Getriebeeingangswellen (4, 5) oder die Getriebeausgangswelle (3) zumindest ein Aktuator zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung ausgewählt und angesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der zur Verfügung stehenden Aktuatoren zum Auflösen der an dem formschlüssigen Schaltelement (S1 - S6) erkannten Zahn-auf-Zahn-Stellung sowohl mit einer antriebsseitigen Schaltelementhälfte in Wirkverbindung stehende Aktuatoren als auch mit einer abtriebsseitigen Schaltelementhälfte in Wirkverbindung stehende Aktuatoren berücksichtigt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswahl des zumindest einen Aktuators zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung Übersetzungsstufen der Teilgetriebe berücksichtigt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswahl des zumindest einen Aktuators zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn- Stellung eine Regel- oder Steuerbarkeit der Aktuatoren berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren zur Verfügung stehenden Aktuatoren zum Auflösen der Zahn-auf-Zahn- Stellung zumindest ein Aktuator ausgewählt und angesteuert wird, mittels dem die Zahn-auf-Zahn-Stellung möglichst komfortabel aufgelöst werden kann.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung mittels des angesteuerten Aktuators in den Antriebsstrang eingeleitetes Drehmoment bereits wieder reduziert bzw. zurückgenommen wird, bevor die Übersetzungsstufe des Getriebes eingelegt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auflösung einer erkannten Zahn-auf-Zahn-Stellung als Aktuator der Verbrennungsmotor (20), eine elektrische Maschine (2), eine Betriebsbremse, eine Getriebebremse oder ein Retarder ausgewählt und angesteuert wird.
8. Steuergerät zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem einen Verbrennungsmotor (20) und eine elektrische Maschine (2) aufweisenden Hybridantrieb, mit einem Getriebe (1 ) und einem Abtrieb (21 ), gekennzeichnet durch Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder auf einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einem Steuergerät gemäß Anspruch 8, ausgeführt wird.
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