Die Erfindung betrifft nach mehreren Hauptaspekten allgemein eine soge
nannte Mehrfach-Kupplungseinrichtung, ggf. Doppel-Kupplungseinrichtung,
für die Anordnung in einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang zwischen einer
Antriebseinheit und einem Getriebe, wobei die Kupplungseinrichtung eine
einer ersten Getriebeeingangswelle zugeordnete erste Kupplungsanordnung
und eine einer zweiten Getriebeeingangswelle zugeordnete zweite Kupp
lungsanordnung zur Momentübertragung zwischen der Antriebseinheit und
dem Getriebe aufweist, wobei die Kupplungsanordnungen als Lamellen-
Kupplungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebsflüssigkeit,
insbesondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der Betriebs
flüssigkeit (insbesondere für einen nasslaufenden Betrieb) zuführbar ist. Es
wird in diesem Zusammenhang insbesondere (aber nicht ausschließlich) an
eine solche Kupplungseinrichtung gedacht, bei der die Lamellen-Kupplungs
anordnungen auf hydraulischem Wege vermittels in die Kupplungseinrich
tung integrierten hydraulischen Nehmerzylindern betätigbar sind. Derartige
Kupplungseinrichtungen wurden in verschiedenen Patentanmeldungen der
Anmelderin vorgeschlagen, es wird beispielsweise auf die DE 100 04 179 A1
verwiesen, deren Offenbarung durch Bezugnahme in die vorliegende
Anmeldung vollständig einbezogen wird. Die Erfindung betrifft nach diesem
Hauptaspekt ferner einen Antriebsstrang, der eine Antriebseinheit und ein
Getriebe (ggf. Lastschaltgetriebe) mit einer ersten Getriebeeingangswelle
und einer zweiten Getriebeeingangswelle sowie eine Kupplungseinrichtung
der genannten Art aufweist, sowie ein einen derartigen Antriebsstrang
umfassendes Kraftfahrzeug. Es wird in diesem Zusammenhang insbeson
dere daran gedacht, dass dem vorzugsweise als Lastschaltgetriebe ausge
führten Getriebe eine Aktuator-Anordnung und eine die Aktuator-Anord
nung ansteuernde Steuereinrichtung zugeordnet ist, unter deren Vermitte
lung der ersten und der zweiten Getriebeeingangswelle zugeordnete Getrie
begänge ein- und auslegbar sind.
Um einen Verschleiß bzw. ein Verbrennen der Lamellen (insbesondere
Belaglamellen) zu verhindern, ist die Schmierung/Kühlung der Lamellen
durch eine Betriebsflüssigkeit (insbesondere Kühlöl) erforderlich. Regelmä
ßig für derartige Anwendungen eingesetzte Öle weisen bei Betriebstempe
ratur (ca. 90°C) eine niedrige Zähigkeit (niedrige Viskosität) auf, so dass
bei geöffneten Kupplungsanordnungen (druckloser hydraulischer Betäti
gungszylinder im Falle einer hydraulisch betätigbaren Kupplungsanordnung
des NORMALERWEISE-OFFEN-Typs) die Schleppmomente, die durch das
zwischen den Lamellen befindliche Öl hervorgerufen werden, vergleichs
weise gering sind (beispielsweise kleiner als 2 Nm). Ist jedoch die Öltempe
ratur sehr niedrig (etwa deutlich kleiner als 0°C), wie dies beispielsweise
infolge eines nächtlichen Abstellens des Kraftfahrzeugs im Winter auftreten
kann, resultiert eine drastisch erhöhte Zähigkeit (Viskosität) des Öls, und es
können dann sehr hohe Schleppmomente auftreten (bis zu Werten größer
als 25 Nm). Zusätzlich zu den Schleppmomenten können Losbrech- oder
Loslösmomente von bis zu über 50 Nm aufgrund von aneinander anhaften
den (aneinander klebenden) Lamellen auftreten, die zu Beginn des Fahr
betriebs aber nur einmal aufzubringen wären, um die aneinander anhaften
den (aneinander klebenden) Lamellen voneinander zu lösen. Nach diesem
Lösen der Lamellen treten dann aber immer noch die Schleppmomente auf,
bis die Zähigkeit (Viskosität) des Öls durch die Erwärmung des Motors und
das Einbringen von Wärme (Reibenergie) in die Kupplungsanordnungen
sinkt.
Als Folge dieser hohen Schlepp- bzw. Aneinanderhaftmomente kann das
Einlegen eines Ganges praktisch unmöglich werden, da die Synchronisie
rungseinrichtungen des Getriebes in der Regel nicht für die Überwindung
derartig hoher Momente ausgelegt sind. Typisch sind die Synchronisie
rungseinrichtungen für Momente in der Größenordnung 5 Nm ausgelegt.
Können keine Gänge eingelegt bzw. kann nicht geschaltet werden, so ist
ein Fahrbetrieb mit dem Fahrzeug nicht möglich.
In den deutschen Patentanmeldungen 101 28 856.5 (AT 15.06.2001;
Titel: "Kupplungssystem mit wenigstens einer Lamellen-Kupplungsanord
nung, Antriebsstrang mit dem Kupplungssystem und Warmlaufverfahren
hierfür") und 101 18 756.4 (AT 17.04.2001; Titel: "Kupplungssystem")
wurden verschiedene Vorschläge gemacht, die die vorstehend geschilder
ten Probleme zumindest lindern können. Die in diesen Anmeldungen vor
gestellten Problemlösungsansätze und Lösungen können auch im Zusam
menhang mit den hier im Folgenden gemachten Vorschlägen vorteilhaft
angewendet werden. Der Offenbarungsgehalt der beiden genannten Anmel
dungen wird durch Bezugnahme vollständig in die Offenbarung der vor
liegenden Anmeldung integriert.
Auch die vorliegende Erfindung zielt darauf, die vorstehend angesproche
nen Probleme zu lösen oder zumindest zu mildern, insbesondere besser
beherrschbar zu machen.
Nach einem ersten Hauptaspekt wird vorgeschlagen ein Kraftfahrzeug,
umfassend einen Antriebsstrang, der aufweist: eine Antriebseinheit, ein
Getriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getrie
beeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung mit einer ersten Kupp
lungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, und
einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten Getriebeeingangswelle
zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit
und dem Getriebe, wobei die Kupplungsanordnungen als Lamellen-Kupp
lungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebsflüssigkeit, ins
besondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der Betriebsfiüs
sigkeit zuführbar ist, wobei dem Getriebe eine Aktuator-Anordnung und
eine die Aktuator-Anordnung ansteuerende Steuereinrichtung zugeordnet
ist, unter deren Vermittlung der ersten und der zweiten Getriebeeingangs
welle zugeordnete Getriebegänge ein- und auslegbar sind. Erfindungsgemäß
ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, beim Ab
stellen des Fahrzeugs in Reaktion darauf vermittels der Aktuator-Anordnung
wenigstens einen Getriebegang automatisch einzulegen.
Diesem Vorschlag liegt unter anderem die Überlegung zugrunde, bereits
beim Abstellen des noch betriebsamen Fahrzeugs wenigstens einen Gang
oder bestimmte Gänge einzulegen, beispielsweise insgesamt zwei Gänge,
nämlich einen für die eine Getriebeeingangswelle und einen für die andere
Getriebeeingangswelle.
Es gibt im Prinzip verschiedene Möglichkeiten, wie die Steuereinrichtung
das Abstellen bzw. ein bevorstehendes Abstellen des Kraftfahrzeugs erken
nen kann. Ist eine manuell bedienbare Wähleinrichtung zum Wählen ver
schiedener Fahrzeugs- oder/und Getriebemodi vorgesehen, so kann vor
gesehen sein, dass die Steuereinrichtung in Reaktion auf ein Wählen eines
Parkmodus (P) den wenigstens einen Getriebegang einlegt. Allgemein wird
vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, beim Ab
stellen des Fahrzeugs vermittels der Aktuator-Anordnung wenigstens einen
Getriebegang dann automatisch einzulegen, wenn wenigstens eine Positiv-
Bedingung erfüllt oder/und wenigstens eine Negativ-Bedingung nicht erfüllt
isst. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dafür
ausgelegt ist, beim Abstellen des Fahrzeugs in Reaktion darauf vermittels
der Aktuator-Anordnung wenigstens einen Getriebegang automatisch dann
einzulegen, wenn eine momentane Außentemperatur unter einem Schwel
lenwert liegt. Da allerdings beim Abstellen des Fahrzeugs in der Regel nur
eingeschränkt auf die in der kommenden Zeit (kommende
Stunden/Tage/Wochen) zu erwartende Außentemperatur und damit die zu
erwartende Temperatur der Betriebsflüssigkeit (insbesondere Öltemperatur)
geschlossen werden kann, sollte der wenigstens eine Gang nicht nur bei
sehr niedrigen Außentemperaturen eingelegt werden, sondern auch bei
höheren. Es ist ferner auch denkbar, dass in bestimmten Situationen beim
Abstellen des Fahrzeugs kein Gang eingelegt wird, beispielsweise wenn der
Fahrer ein entsprechendes "Negativ-Kommando" gibt.
Es wurde im Prinzip schon angesprochen, dass die Steuereinrichtung
vorteilhaft dafür ausgelegt sein kann, beim Abstellen des Fahrzeugs in
Reaktion darauf vermittels der Aktuator-Anordnung wenigstens einen der
ersten Getriebeeingangswelle zugeordneten Getriebegang und wenigstens
einen der zweiten Getriebeeingangswelle zugeordneten Getriebegang
automatisch einzulegen. In diesem Zusammenhang wird insbesondere
daran gedacht, dass zu den einzulegenden bzw. eingelegten Gängen ein
niedriger oder mittlerer Vorwärtsgang und der Rückwärtsgang gehört. In
der Regel wird es ausreichend sein, wenn die Steuereinrichtung dafür
ausgelegt ist, beim Abstellen des Fahrzeugs in Reaktion darauf vermittels
der Aktuator-Anordnung genau einen der ersten Getriebeeingangswelle
zugeordneten Getriebegang und genau einen der zweiten Getriebeeingangs
welle zugeordneten Getriebegang automatisch einzulegen. Von den einge
legten Gängen ist der eine vorzugsweise der niedrige oder mittlere Vor
wärtsgang und ist der andere vorzugsweise der Rückwärtsgang.
Als besonders bevorzugt wird vorgeschlagen, dass als niedriger oder mitt
lerer Vorwärtsgang der erste oder zweite Gang eingelegt wird. Die beim
Abstellen eingelegten Gänge sollen es nämlich ermöglichen, dass das
Fahrzeug sowohl vorwärts als auch rückwärts bewegt werden kann, um
gegebenenfalls rückwärts oder/und vorwärts eine Parklücke oder einen
sonstigen Abstellplatz verlassen zu können. Es erscheint deshalb sinnvoll,
entweder die Gänge (1 und R) oder (2 und R) einzulegen. Die Wahl zwi
schen 1 und 2 hängt von der Konstruktion des Getriebes ab. Sind z. B. die
Gänge R-1-3-5 einer Getriebeeingangswelle zugeordnet und die Gänge 2-4-6
der anderen Getriebeeingangswelle zugeordnet, so ist das gleichzeitige
Einlegen des Gangs 1 und des Rückwärtsgangs R nicht möglich. Es ist aber
durchaus denkbar, dass z. B. der 1. oder der 2. Gang jeweils auf beiden
Getriebeeingangswellen vorliegen. In diesem Fall könnte eine freie Wahl
zwischen (1 und R) und (2 und R) getroffen werden. Generell empfiehlt es
sich, einen größeren Vorwärtsgang einem kleineren Vorwärtsgang vor
zuziehen. Da aufgrund der niedrigen Temperatur der Betriebsflüssigkeit
unter Umständen in den ersten Minuten nach dem Start des Fahrzeugs
nicht geschaltet werden kann, bietet ein größerer Vorwärtsgang dem
Fahrer die Möglichkeit, höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, als dies
beispielsweise im ersten Vorwärtsgang möglich wäre. Somit sind grund
sätzlich auch die Kombinationen (3 und R), (4 und R) usw. denkbar.
Allerdings kann ein hoher Gang dann Probleme verursachen, wenn man mit
Last beispielsweise am Berg anfahren will. Hier bietet sich wiederum eher
ein niedrigerer Vorwärtsgang an. Besonders vorteilhaft erscheint somit die
Wahl (2 und R) zu sein. Diese Kombination bietet einen Kompromiss zwi
schen der maximal erreichbaren Fahrgeschwindigkeit und einem hinrei
chend großen Anfahrmoment bezogen auf die Antriebsräder.
Man mag sich fragen, welchen Sinn es haben könnte, mehrere einer Getrie
beeingangswelle zugeordnete Gänge einzulegen. Diese Maßnahme bietet
aber die Möglichkeit, dass beim Starten des Kraftfahrzeugs zwischen
mehreren der betreffenden Getriebeeingangswelle zugeordneten Gängen ein
für das Anfahren in der betreffenden Situation besonders geeigneter Gang
ausgewählt werden kann. Die anderen Gänge würden dann ausgelegt
werden. Eine andere "Einsatzmöglichkeit" dieser Maßnahme ergibt sich
daraus, dass das Getriebe durch zwei eingelegte, der gleichen Getriebeein
gangswelle zugeordnete Gänge blockiert. Es wird vorgeschlagen, dieser
Effekt zur Bereitstellung einer "Parksperre" das Fahrzeug auszunutzen. Die
Steuereinrichtung kann also dafür ausgelegt sein, beim Abstellen des
Fahrzeugs in Reaktion darauf vermittels der Aktuator-Anordnung wenigs
tens zwei der gleichen Getriebeeingangswelle zugeordnete Getriebegänge
automatisch einzulegen, derart, dass das Getriebe blockiert und damit für
das Fahrzeug als Parksperre wirkt.
Die Steuereinrichtung kann vorteilhaft dafür ausgelegt sein, den wenigstens
einen beim Abstellen des Fahrzeugs vermittels der Aktuator-Anordnung
eingelegten Getriebegang beim Eintreten einer Auslege-Bedingung automa
tisch wieder auszulegen. Ist eine manuell bedienbare Wähleinrichtung zum
Wählen verschiedener Fahrzeug- oder/und Getriebemodi vorgesehen, so
kann es zweckmäßig sein, wenn die Steuereinrichtung in Reaktion auf ein
Wählen eines Neutralmodus (N) den wenigstens einen Getriebegang aus
legt. Dem Vorschlag liegen Sicherheitsüberlegungen zugrunde, um Fehlbe
dienungen und Beschädigung des Getriebes zu vermeiden. Es kann vor
gesehen sein, dass bei Bewegen eines Schaltelements (etwa Schalthebels)
nach N die eingelegten Gänge ausgelegt werden, dass aber etwa bei einem
Schalten etwa zwischen D und R über N der eingelegte Vorwärtsgang und
der eingelegte Rückwärtsgang nicht ausgelegt werden, so dass zwischen
einem Fahren in Vorwärtsrichtung und einem Fahren in Rückwärtsrichtung
geschaltet werden kann. Das Auslegen der Gänge würde also nur aus einer
Verstellung des Schaltelements in den Zustand N resultieren. Es kann aber
durchaus auch vorgesehen sein, dass auch schon ein Schalten über den
Neutralmodus, etwa zwischen den Modi D und R, zu einem Auslegen der
Gänge führt, und dass anschließend das Fahrzeug im Normalbetrieb fort
bewegt wird bzw. werden muss.
Weiterbildend bzw. Verallgemeinernd wird vorgeschlagen, dass die Steuer
einrichtung dafür ausgelegt ist, den wenigstens einen Getriebegang nur
dann auszulegen, wenn wenigstens eine Positiv-Bedingung erfüllt oder/und
wenigstens eine Negativ-Bedingung nicht erfüllt ist. Beispielsweise kann in
einem Neutralmodus unter bestimmten Voraussetzungen (etwa Öltempera
tur unter einem Schwellenwert oder/und Außentemperatur unter einem
Schwellenwert) der wenigstens eine Gang eingelegt bleiben, da eventuell
bei einem späteren Einlegversuch Getriebegänge auf Grund zu hoher
Schleppmomente nicht mehr bzw. noch nicht einlegebar sind. Man sollte
auch an die Möglichkeit denken, dass das Kraftfahrzeug in gewissen Situa
tionen abgeschleppt werden muss. Die Steuereinrichtung kann dafür ausge
bildet sein, einen Abschleppmodus zu erkennen. Ein solcher könnte auch
manuell wählbar sein. Liegt ein solcher Abschleppmodus vor, so sollten
trotz der eigentlich das Nicht-Auslegen indizierenden Voraussetzungen im
Neutralmodus die Gänge bzw. der Gang ausgelegt werden.
In den vorstehenden Ausführungen wurde implizit schon angesprochen,
dass die Steuereinrichtung vorteilhaft dafür ausgelegt sein kann, von meh
reren beim Abstellen des Fahrzeugs vermittels der Aktuator-Anordnung
eingelegten Getriebegängen zum Vorbereiten eines Anfahren des Kraftfahr
zeugs alle Gänge bis auf wenigstens einen zum Anfahren geeigneten, ggf.
durch einen Fahrer mittels einer manuell bedienbare Wähleinrichtung ausge
wählten automatisch wieder auszulegen, wobei für jede Getriebeeingangs
welle höchstens ein zugeordneter Gang eingelegt bleibt. Vorzugsweise
bleiben der niedrige oder mittlere Vorwärtsgang und der Rückwärtsgang
eingelegt.
Nach einem anderen, sich nicht zwingend auf die eingangs angesprochenen
Probleme beziehenden Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, um
fassend einen Antriebsstrang, der aufweist: eine Antriebseinheit, ein Ge
triebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getrie
beeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung mit einer ersten Kupp
lungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, und
einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten Getriebeeingangswelle
zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit
und dem Getriebe, wobei dem Getriebe eine Aktuator-Anordnung und eine
die Aktuator-Anordnung ansteuerende Steuereinrichtung zugeordnet ist,
unter deren Vermittlung der ersten und der zweiten Getriebeeingangswelle
zugeordnete Getriebegänge ein- und auslegbar sind, und wobei das Kraft
fahrzeug, insbesondere dessen Antriebsstrang, mit einer Parksperre ausge
führt ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Parksperre auf dem Einlegen von
wenigstens zwei der gleichen Getriebeeingangswelle zugeordneten Getrie
begängen beruht.
Ferner wird allgemein ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, umfassend einen
Antriebsstrang, der aufweist: eine Antriebseinheit, ein Getriebe mit einer
Getriebeeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung mit einer Kupplungs
anordnung, die der Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, zur Momenten
übertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei dem
Getriebe eine Aktuator-Anordnung und eine die Aktuator-Anordnung an
steuerende Steuereinrichtung zugeordnet ist, unter deren Vermittlung der
Getriebeeingangswelle zugeordnete Getriebegänge ein- und auslegbar sind,
und wobei das Kraftfahrzeug, insbesondere dessen Antriebsstrang, mit
einer Parksperre ausgeführt ist.
Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Parksperre auf dem Einlegen
von wenigstens zwei der Getriebeeingangswelle zugeordneten Getriebegän
gen beruht.
Es wird wieder auf die eingangs angesprochenen Probleme Bezug genom
men. Es wird in der Regel nicht völlig auszuschließen sein, dass ein erfin
dungsgemäßes Kraftfahrzeug in einem Zustand abgestellt wird, in dem kein
Gang eingelegt ist. Ferner könnte es sein, dass nur ein Gang eingelegt ist,
beispielsweise ein Vorwärtsgang, dass nun aber ein Rückwärtsgang zum
Anfahren benötigt wird. Ferner könnte es auch sein, dass man grundsätz
lich von der Anwendung des obigen Erfindungsvorschlags nach dem ersten
Hauptaspekt Abstand nehmen möchte. Nach der Erfindung wird nach
einem zweiten unabhängigen Hauptaspekt hierzu im Hinblick auf die Be
herrschung der oben angesprochenen Probleme vorgeschlagen ein Kraft
fahrzeug, umfassend einen Antriebsstrang, der aufweist: eine Antriebsein
heit, ein Getriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle und einer zweiten
Getriebeeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung mit einer ersten
Kupplungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle zugeordnet ist,
und einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten Getriebeeingangs
welle zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen der Antriebs
einheit und dem Getriebe, wobei die Kupplungsanordnungen als Lamellen-
Kupplungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebsflüssigkeit,
insbesondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der Betriebs
flüssigkeit zuführbar ist, wobei dem Getriebe eine Aktuator-Anordnung und
eine die Aktuator-Anordnung ansteuerende Steuereinrichtung zugeordnet
ist, unter deren Vermittlung der ersten und der zweiten Getriebeeingangs
welle zugeordnete Getriebegänge ein- und auslegbar sind.
Erfindungsgemäß ist nach diesem Hauptaspekt vorgesehen, dass die Ak
tuator-Anordnung dafür ausgelegt ist, Schaltelemente des Getriebes in
einen Vorspannzustand zu bringen, in dem die Schaltelemente in Richtung
eines Einlegen eines zugeordneten Getriebeganges mechanisch vorge
spannt sind, und dass die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, die Aktua
tor-Anordnung bei nicht laufender Antriebseinheit derart anzusteuern, dass
wenigstens ein momentan nicht eingelegter Gang eingelegt wird oder
wenigstens ein diesem Gang zugeordnetes Schaltelement in den Vorspann
zustand gebracht wird.
Geht man davon aus, dass kein oder nur ein Gang eingelegt ist, und nun
ein Anfahrgang oder wenigstens ein anderer Gang eingelegt werden soll, so
werden nach diesem Erfindungsvorschlag beispielsweise die Schaltgabeln
der Gänge (z. B. Rückwärtsgang und 2. Gang) bzw. des Gangs durch die
Aktuatorik (Aktuator-Anordnung) betätigt. Ein Einlegen des Gangs bzw. der
Gänge ist jedoch nur dann möglich, wenn beispielsweise die Schaltver
zahnung des Kupplungskörpers des jeweiligen Gangrads auf die Zahn
zwischenräume des zugehörigen Gegenrads der Schaltmuffe der Synchron
einrichtung trifft (es wird hier von einer Synchroneinrichtung typischer
Konstruktion des Stands der Technik als Beispiel ausgegangen). Falls sich
die Zahnflanken treffen, kann der Gang bzw. können die Gänge nicht
eingelegt werden. In diesem Fall werden im Beispielsfall die Schaltgabeln
durch die Aktuatorik erfindungsgemäß mechanisch vorgespannt.
Wird nun etwa ein Anlasser bei geöffneten Kupplungen betätigt, werden
die kupplungs- bzw. antriebseinheitsseitigen (motorseitigen) Zahnräder
bewegt, weil der Antriebsstrang aufgrund des Losbrech-Schleppmoments
entsprechende Temperaturen des Betriebsmediums vorausgesetzt) trotz
geöffneter Kupplung nicht vollständig vom Motor getrennt ist. Die Zahnrä
der auf der Getriebeabtriebsseite stehen hingegen, da eine Parksperre noch
eingelegt ist und/oder das Fahrzeug bei entriegelter Parksperre steht. Durch
die Relativbewegung wird schließlich jeweils eine Position erreicht, bei der
die Zähne der motorseitigen Zahnräder auf die Zahnzwischenräume der
abtriebsseitigen Zahnräder treffen. Durch die Vorspannung kann dann der
Gang einrutschen.
Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dafür
ausgelegt ist, eine direkt oder indirekt auf wenigstens eine der Getriebeein
gangswellen oder/und eine Abtriebswelle der Antriebseinheit oder/und eine
Getriebeausgangswelle wirkende Elektromaschine derart anzusteuern oder
zu betätigen, dass wenigstens eine der Wellen drehangetrieben wird.
Hierdurch kann unter Ausnutzung des Vorspannzustands der betreffende
Gang eingelegt werden, wie vorstehend anhand eines konkreten Beispiels
schon näher erläutert wurde.
Der betreffende Gang kann gezielt besonders zuverlässig dann eingelegt
werden, wenn die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, unter Vermittlung
der Elektromaschine die Welle definiert in eine Drehstellung zu drehen, in
der in Folge eines Mitdrehens wenigstens eines Gangeinlegeelements des
Getriebes ein Einlegen des Ganges überhaupt erst möglich oder zumindest
erleichtert ist. Die Elektromaschine kann als Kurbelwellenstartergenerator
oder Anlasser, der der als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebseinheit
zugeordnet ist oder als Elektro-Antriebseinheit ausgeführt sein.
Steht ein kontinuierlich ansteuerbarer Anlasser, wie z. B. ein Kurbelwellen
startergenerator oder ein Elektrohybridantrieb, zur Verfügung, so kann über
einen derartigen Elektroantrieb beispielsweise die Kurbelwelle so positio
niert werden, dass wenigstens ein Gang eingelegt werden kann. Durch
Weiterdrehen der Kurbelwelle können auch noch mehr Gänge eingelegt
werden.
Um auch bei tiefen Außentemperaturen zuverlässig die Antriebseinheit
starten zu können oder/und ein Weiterdrehen der Welle zu ermöglichen,
sollte ein/der Anlasser (der der als Brennkraftmaschine ausgeführten An
triebseinheit zugeordnet ist) bzw. die Elektromaschine zumindest kurzzeitig
ein Drehmoment erzeugen können, das ausreicht, Losbrechmomente und
Schleppmomente der Kupplungsanordnungen aufgrund erhöhter Viskosität
der Betriebsflüssigkeit bei tiefen Temperaturen sowie Gegenmomente der
Antriebseinheit zu überwinden, um die Antriebseinheit starten zu können
oder/und ein Weiterdrehen der Welle zu ermöglichen. Betreffend das Star
ten der Antriebseinheit bezieht sich dieser Weiterbildungsvorschlag auch
auf die Erfindungsvorschläge nach dem ersten Hauptaspekt der Erfindung
(Abstellen des Fahrzeugs mit wenigstens einem eingelegten Gang). Die
Steuereinrichtung kann vorteilhaft dafür ausgelegt sein, durch Einwirkung
auf die Antriebseinheit während einer Drehbeschleunigungsphase die
Gegenmomente der Antriebseinheit zu reduzieren.
Nach den hier angesprochenen Weiterbildungsvorschlägen wird also emp
fohlen, den angesprochenen "Elektroantrieb" so stark auszulegen, dass das
Losbrechmoment und die Schleppmomente beider Kupplungsanordnungen
und - im Falle eines Verbrennungsmotors - die Kompression und Reibung
des die Antriebseinheit bildenden Motors überwunden werden können.
Verfügt der Verbrennungsmotor über eine Einrichtung zur Verringerung
oder Aufhebung der Kompression (beispielsweise durch variable Nocken-
oder Nockenwellenverstellung, Dekompressionsventile oder elektrisch
betätigte An- oder/und Auslassventile), so sollten diese genutzt werden,
um während der Beschleunigungsphase der Kurbelwelle kurzzeitig den
Elektroantrieb zu entlasten. Die erforderlichen Anlassmomente können so
verringert werden.
Nach einem dritten Hauptaspekt der Erfindung wird für ein Kraftfahrzeug,
umfassend einen Antriebsstrang, der aufweist: eine Antriebseinheit, ein
Getriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getrie
beeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung mit einer ersten Kupp
lungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, und
einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten Getriebeeingangswelle
zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit
und dem Getriebe, wobei die Kupplungsanordnungen als Lamellen-Kupp
lungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebsflüssigkeit, ins
besondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der Betriebsflüs
sigkeit zuführbar ist, wobei dem Getriebe eine Aktuator-Anordnung und
eine die Aktuator-Anordnung ansteuerende Steuereinrichtung zugeordnet
ist, unter deren Vermittlung der ersten und der zweiten Getriebeeingangs
welle zugeordnete Getriebegänge ein- und auslegbar sind, vorgeschlagen,
dass die Aktuator-Anordnung dafür ausgelegt ist, Schaltelemente des
Getriebes oder/und diesen zugeordnete oder zugehörige Synchronelemente
mit gegenüber normalen Betätigungskräften überhöhten Betätigungskräften
zu beaufschlagen, und dass die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, die
überhöhten Betätigungskräfte bedarfsweise einzustellen und zeitlich zu
begrenzen.
Es wird beispielsweise daran gedacht, dass die Getriebeaktuatorik den
Gang bzw. die Gänge mit einer kurzzeitig sehr hohen Kraft (z. B. 2000 N)
einlegt, wobei diese Kraft größer als jene Kraft ist, die über eine längere
Zeit an der Synchroneinrichtung (beispielsweise an den Synchronringen)
anstehen kann (z. B. 500 N).
Nach dem Erfindungsvorschlag ist vorgesehen, dass eine an sich "normale"
Synchronisierung durch die Synchronelemente erfolgt, dass diese aber
kurzzeitig gewissermaßen in einem "Überlastbetrieb" betrieben werden.
Das Einlegen eines Gangs kann dann bei laufender Antriebseinheit erfolgen.
Steht das Fahrzeug noch, so empfiehlt es sich, eine entsprechende Betäti
gung des Getriebes mittels der Aktuator-Anordnung nur dann zuzulassen,
wenn eine Fußbremse o. dgl. betätigt ist oder/und eine Parksperre eingelegt
ist, damit verhindert wird, dass das Fahrzeug aufgrund der Schlepp- und
Losbrechmomente an der betreffenden Kupplungsanordnung plötzlich
beschleunigt wird. Allgemein kann die Steuereinrichtung dafür ausgelegt
sein, die überhöhten Betätigungskräfte dann einzustellen, wenn wenigstens
eine Positiv-Bedingung erfüllt oder/und wenigstens eine Negativ-Bedingung
nicht erfüllt ist.
Nach einem vierten Hauptaspekt der Erfindung wird für ein Kraftfahrzeug,
umfassend einen Antriebsstrang, der aufweist: eine Antriebseinheit, ein
Getriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getrie
beeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung mit einer ersten Kupp
lungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, und
einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten Getriebeeingangswelle
zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit
und dem Getriebe, wobei die Kupplungsanordnungen als Lamellen-Kupp
lungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebsflüssigkeit, ins
besondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der Betriebsflüs
sigkeit zuführbar ist, wobei dem Getriebe eine Aktuator-Anordnung und
eine die Aktuator-Anordnung ansteuerende Steuereinrichtung zugeordnet
ist, unter deren Vermittlung der ersten und der zweiten Getriebeeingangs
welle zugeordnete Getriebegänge ein- und auslegbar sind, wobei das Ge
triebe den Getriebegängen zugeordnete Schaltelemente und diesen zu
geordnete oder zugehörige Synchronelemente aufweist, wobei zum Ein
legen eines Gangs (im Folgenden als Zielgang bezeichnet) wenigstens ein
dem Zielgang zugeordnetes Synchronelement vermittels der Aktuator-
Anordnung aktivierbar ist, wenigstens eine dem Zielgang zugeordnete
Getriebewelle, insbesondere die dem Zielgang zugeordnete Getriebeein
gangswelle, zu synchronisieren, vorgeschlagen, dass zum Einlegen des
Zielgangs zusätzlich wenigstens ein wenigstens einem anderen Gang
zugeordnetes Synchronelementvermittels der Aktuator-Anordnung aktivier
bar ist, die dem Zielgang zugeordnete Getriebewelle zu synchronisieren.
Gleichzeitig hierzu kann die Aktuator-Anordnung beispielsweise mehrere
unabhängig voneinander betätigbare Aktuatoren aufweisen. Dem Erfin
dungsvorschlag liegt die Überlegung zugrunde, die im Hinblick auf das
Losbrechmoment oder/und die Schleppmomente nötigen (gegenüber einem
Normalbetrieb erhöhten) Synchronkräfte mit mehreren Synchroneinheiten
oder Elementen aufzubringen. Dabei können einem Aktuator beispielsweise
ein oder mehrere Schaltgabeln zugeordnet sein. Will man z. B. den 1. Gang
einlegen, so können zum Abbremsen bzw. Beschleunigen der Getriebeein
gangswelle sämtlich auf dieser Welle angeordnete Synchroneinheiten ge
nutzt werden, sofern sie gleichzeitig betätigt werden können. Im Falle eines
Lastschaltgetriebes könnten also beispielsweise die Synchronisiereinheiten
des 1., 3. und 5. Ganges zum Abbremsen der diesen Gängen zugeordneten
Getriebeeingangswelle verwendet werden. Es sollte jedoch sichergestellt
werden, dass bei einer sich verlangsamenden Getriebeeingangswelle (all
gemein: bei einer sich einem Synchronpunkt nähernden Getriebeeingangs
welle) nicht plötzlich zwei oder mehr Gänge eingelegt werden. Hierzu wird
vorgeschlagen, dass eine entsprechende Sicherheitsfunktionalität vorgese
hen ist, die ein unbeabsichtigtes Einlegen des anderen Ganges verhindert.
Die Sicherheitsfunktionalität sorgt beispielsweise dafür, dass die Synchroni
siereinheiten/Schaltmuffen des 3. und 5. Ganges nur einen begrenzten Weg
zurücklegen, der es zwar ermöglicht, die Getriebeeingangswelle abzubrem
sen, aber nicht den betreffenden Gang einzulegen.
Vorteilhaft in diesem Zusammenhang kann insbesondere die Überwachung
der Drehzahl der Wellen sein. Anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit, die
beispielsweise aus einem Getriebeausgangsdrehzahlsensor oder aus den
Raddrehzahlen (mit einer gewissen Unsicherheit aufgrund von Antriebs
strangschwingungen und Auflösungsvermögen der Raddrehzahlsensoren
bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit) bestimmt werden kann und der mit
einem Drehzahlsensor gemessenen Drehzahl der Getriebeeingangswelle, die
abgebremst bzw. beschleunigt werden soll, könnte die Annäherung an
einen Synchronpunkt erkannt werden, so dass dann die Aktuatorik des
"anderen Gangs" (der zwar zum Abbremsen der Welle verwendet wird,
aber nicht eingelegt werden soll) so angesteuert wird, dass diese kurz vor
dem Synchronpunkt die Betätigungskraft reduziert, so dass ein Einlegen
dieses Ganges verhindert wird. Allgemeiner wird vorgeschlagen, dass die
Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, auf Grundlage von erfassten Dreh
zahlen eine Annäherung an einen dem anderen Gang zugeordneten Syn
chronpunkt zu erkennen und vor Erreichen des Synchronpunktes auf we
nigstens ein dem anderen Gang zugeordnetes Schaltelement oder/und
Synchronelement wirkende Aktivierungskräfte aufzuheben oder zu reduzie
ren, um ein Einlegen des anderen Gangs zu verhindern.
Häufig wird es vorteilhaft sein, wenn die Steuereinrichtung dafür ausgelegt
ist, dass die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, vermittels der Aktuator-
Anordnung das wenigstens eine dem wenigstens einen anderen Gang
zugeordnete Synchronelement bedarfsweise dann zu aktivieren, wenn
wenigstens eine Positiv-Bedingung erfüllt oder/und wenigstens eine Nega
tiv-Bedingung nicht erfüllt ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei
normalen Temperaturen bzw. normaler Viskosität der Betriebsflüssigkeit
kein wenigstens einem anderen Gang zugeordnetes Synchronelement
aktiviert wird.
Für bei den vorstehend angesprochenen, sich auf die Beherrschung der
eingangs angesprochenen Probleme beziehenden Aspekte der Erfindung
erscheint es aus Sicherheitsgründen vorteilhaft, wenn ein Starten der
Antriebseinheit in Abhängigkeit von einer Betätigung und Nicht-Betätigung
eines Fahrzeug-Bremssystems oder/und von dem Bedienzustand einer
manuell bedienbaren Wähleinrichtung zum Wählen verschiedener Fahrzeug-
oder/und Getriebemodi oder/und von einem momentan geltenden Fahrzeug-
oder/und Getriebemodus sperrbar und freigebbar ist. Dieser Weiterbildungs
vorschlag ist aber auch unabhängig von den oben angesprochenen Aspek
ten der Erfindung von Interesse.
Demgemäß wird nach einem fünften Hauptaspekt der Erfindung bereitge
stellt ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsstrang, der aufweist: eine
Antriebseinheit, ein Getriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle und
einer zweiten Getriebeeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung mit
einer ersten Kupplungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle
zugeordnet ist, und einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten
Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen
der Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei die Kupplungsanordnungen
als Lamellen-Kupplungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebs
flüssigkeit, insbesondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der
Betriebsflüssigkeit zuführbar ist, wobei dem Getriebe eine Aktuator-Anord
nung und eine die Aktuator-Anordnung ansteuerende Steuereinrichtung
zugeordnet ist, unter deren Vermittlung der ersten und der zweiten Getrie
beeingangswelle zugeordnete Getriebegänge ein- und auslegbar sind.
Nach diesem Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Starten der
Antriebseinheit in Abhängigkeit von einer Betätigung und Nicht-Betätigung
eines Fahrzeug-Bremssystems oder/und von dem Bedienzustand einer
manuell bedienbaren Wähleinrichtung zum Wählen verschiedener Fahrzeug-
oder/und Getriebemodi oder/und von einem momentan geltenden Fahrzeug
oder/und Getriebemodus sperrbar und freigebbar ist.
Diesem Erfindungsvorschlag liegt eine Betrachtung des Startvorgangs bzw.
Anlassvorgangs zugrunde. Ist mindestens ein Gang bei noch nicht laufen
der Antriebseinheit eingelegt, und wird dann die Antriebseinheit in Betrieb
gesetzt, so könnte es bei niedrigen Temperaturen aufgrund der Schlepp-
bzw. Losbrechmomente zu einer plötzlichen, vom Fahrer nicht kontrollierten
und möglicherweise nicht mehr beherrschbaren Beschleunigung des Fahr
zeugs kommen. Dies wird verhindert, wenn dafür Sorge getragen wird,
dass der Fahrer beim Start der Antriebseinheit (insbesondere beim Anlassen
des Motors) beispielsweise die Fußbremse betätigt oder/und eines mittels
einem Fahrprogrammwählhebel o. dgl. einen Parkmodus P einstellt. Betref
fend die Parksperre wirkt dann gegen diese das Schleppmoment übersetzt
mit dem Übersetzungsverhältnis des eingelegten Gangs. Die Parksperre
muss dementsprechend robust ausgelegt sein. Eine vorteilhafte, oben
angesprochene Ausgestaltung der Parksperre besteht darin, zwei o 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002010148424 00004 99880der mehr
Gänge auf einer Getriebeeingangswelle einzulegen. Zum Auslegen der
Parksperre genügt es dann, die eingelegten Gänge pro Getriebeeingangs
welle auf einen Gang zu reduzieren. Ferner, dies wurde bereits angespro
chen, muss der Anlasser dafür ausgelegt sein, dass er nicht nur das
Schleppmoment überwindet, sondern auch noch den Motor hoch beschleu
nigen kann.
Man kann vorsehen, dass ein Start der Antriebseinheit dann ohne Ein
schränkungen möglich ist, wenn momentan kein Gang eingelegt ist, bei
spielsweise weil mittels eines Fahrprogrammwählhebels o. dgl. eine Position
N (Neutralmodus) gewählt ist. Ein Einlegen wenigstens eines Gangs auch
bei tiefen Temperaturen ist dann trotz der tiefen Temperaturen bei ent
sprechender Auslegung des Kraftfahrzeugs nach der Erfindung möglich. Es
wird auf die obigen Erfindungsvorschläge verwiesen.
Ebenfalls im Hinblick auf eine hohe Sicherheit gegen unkontrollierte Be
schleunigungsvorgänge wird für alle sich auf die eingangs angesprochene
Problematik beziehenden Aspekte der Erfindung weiter vorgeschlagen, dass
ein Wechsel von einem momentanen Fahrzeug- oder/und Getriebemodus zu
einem anderen Fahrzeug- oder/und Getriebemodus durch entsprechende
Bedienung einer manuell bedienbaren Wähleinrichtung zum Wählen ver
schiedener Fahrzeug- oder/und Getriebemodi in Abhängigkeit von einer
Betätigung und Nicht-Betätigung des Fahrzeug-Bremssystems sperrbar und
freigebbar ist oder/und dass der Wechsel zum anderen Fahrzeug- oder/und
Getriebemodus durch entsprechende Bedienung der Wähleinrichtung mit
einer Betätigung des Fahrzeug-Bremssystems zwangsgekoppelt oder
zwangskoppelbar ist. Dieser Vorschlag ist auch unabhängig von diesen
Aspekten der Erfindung von Interesse.
Die Erfindung schlägt nach einem sechsten Hauptaspekt demgemäß für ein
Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsstrang, der aufweist: eine An
triebseinheit, ein Getriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle und einer
zweiten Getriebeeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung mit einer
ersten Kupplungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle zugeord
net ist, und einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten Getrie
beeingangswelle zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen der
Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei die Kupplungsanordnungen als
Lamellen-Kupplungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebs
flüssigkeit, insbesondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der
Betriebsflüssigkeit zuführbar ist, wobei dem Getriebe eine Aktuator-Anord
nung und eine die Aktuator-Anordnung ansteuerende Steuereinrichtung
zugeordnet ist, unter deren Vermittlung der ersten und der zweiten Getrie
beeingangswelle zugeordnete Getriebegänge ein- und auslegbar sind, vor,
dass ein Wechsel von einem momentanen Fahrzeug- oder/und Getriebemo
dus zu einem anderen Fahrzeug- oder/und Getriebemodus durch entspre
chende Bedienung einer manuell bedienbaren Wähleinrichtung zum Wählen
verschiedener Fahrzeug- oder/und Getriebemodi in Abhängigkeit von einer
Betätigung und Nicht-Betätigung des Fahrzeug-Bremssystems sperrbar und
freigebbar ist oder/und dass der Wechsel zum anderen Fahrzeug- oder/und
Getriebemodus durch entsprechende Bedienung der Wähleinrichtung mit
einer Betätigung des Fahrzeug-Bremssystems zwangsgekoppelt oder
zwangskoppelbar ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Schalten von P oder N nach
D oder R nur dann erlaubt wird, falls das durch den Fahrer aufgebrachte
Bremsmoment ausreichend groß ist, um eine Bewegung des Fahrzeugs
aufgrund der Schleppmomente in den Kupplungsanordnungen zu verhin
dern. Ferner ist es vorstellbar, dass beispielsweise ein Bremssystem auto
matisch beim Übergang eines Bedienelements von N oder P nach D oder R
ohne Zutun des Fahrers die Bremsen schließt, so dass insoweit ebenfalls
keine unkontrollierte Beschleunigung des Fahrzeugs auftreten kann.
Man kann vorsehen, dass die Sperrung oder/und die Zwangskoppelung
dann wirksam wird, wenn wenigstens eine Positiv-Bedingung erfüllt
oder/und wenigstens eine Negativ-Bedingung nicht erfüllt ist.
Soweit es um die Sperrung oder Freigabe geht, kommt es darauf an, ab
das vom Bremssystem aufgebrachte Bremsmoment überhaupt ausreicht,
das Fahrzeug trotz der Schleppmomente an Ort und Stelle zu halten (ggf.
könnte eine kontrollierte Kriechbewegung zugelassen werden). Verfügt man
über ein Fahrzeug mit einer elektrohydraulischen Bremse (EHB) oder einer
elektromechanischen Bremse (EMB) oder mit einer konventionellen Brems
anlage mit Bremsassistent, so wird herkömmlich der Pedalweg entweder
direkt über den Weg oder den Winkel des Bremspedals oder indirekt über
die Position der Membran des Bremskraftverstärkers oder des Kolbens im
Hauptbremszylinder gemessen, so dass insoweit eine Information über das
Bremsmoment an den Rädern zur Verfügung steht. Bei Fahrzeugen mit
elektronischem Stabilitätsprogramm (ESP) wird sogar der Bremsdruck
mindestens in beiden Bremskreisen (ggf. auch im Hauptbremszylinder)
gemessen, so dass hier eine sehr genaue Information über das Brems
moment vorhanden ist. Diese Information sollte im Zusammenhang mit den
auf die Betätigung bzw. Nichtbetätigung eines Fahrzeug-Bremssystems
abstellenden Erfindungsvorschlägen ausgenutzt und beispielsweise durch
eine entsprechende Steuerung verarbeitet werden. Allgemein wird vor
geschlagen, dass eine/die Steuereinrichtung ein an den Fahrzeugrädern
wirksames Bremsmoment erfasst, bestimmt oder abschätzt, und auf Grund
lage dieses Bremsmoments sowie gegebenenfalls auf Grundlage eines
erfassten, bestimmten oder vorgegebenen Kupplungs-Schleppmoments
oder/und Kupplungs-Lamellenhaftmoments die Sperrung oder Freigabe
bewirkt.
Betreffend die angesprochene Zwangskopplung wird vorgeschlagen, dass
eine/die Steuereinrichtung ein an den Fahrzeugrädern wirksames Brems
moment einstellt, und zwar vorzugsweise auf der Grundlage eines erfass
ten, bestimmten oder vorgegebenen Kupplungs-Schleppmoments oder/und
Kupplungs-Lamellenhaftmoments. Es wird hierdurch gewährleistet, dass
das eingestellte Bremsmoment ausreicht, das Fahrzeug kontrolliert an Ort
und Stelle zu halten.
Die Steuereinrichtung, die die Sperrung oder Freigabe bewirkt bzw. das
Bremsmoment einstellt, kann vorteilhaft dafür ausgelegt sein, auf der
Grundlage des Kupplungs-Schleppmoments oder/und Kupplungs-Lamellen
haftmoments eine Fahrzeug-Kriechfunktion bereitzustellen. Beim Lösen der
Bremse bzw. Schalten nach D oder R soll nach diesem Vorschlag ein
Kriechmoment auf die angetriebenen Räder wirken. In der Regel macht es
aber nur Sinn, eine derartige Kriechfunktion nur dann bereitzustellen, wenn
auch unter normalen Bedingungen, also im normalen Fahrbetrieb, eine
Kriechfunktion durch eine entsprechende Funktionalität bereitgestellt wird.
Nach einem siebten Hauptaspekt der Erfindung wird für ein Kraftfahrzeug,
umfassend einen Antriebsstrang, der aufweist: eine Antriebseinheit, ein
Getriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getrie
beeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung mit einer ersten Kupp
lungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, und
einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten Getriebeeingangswelle
zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit
und dem Getriebe; wobei die Kupplungsanordnungen als Lamellen-Kupp
lungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebsflüssigkeit, ins
besondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der Betriebsflüs
sigkeit zuführbar ist, wobei dem Getriebe eine Aktuator-Anordnung und
eine die Aktuator-Anordnung ansteuerende Steuereinrichtung zugeordnet
ist, unter deren Vermittlung der ersten und der zweiten Getriebeeingangs
welle zugeordnete Getriebegänge ein- und auslegbar sind, vorgeschlagen,
dass eine/die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, vermittels eines Fahr
zeug-Bremssystems ein an den Fahrzeugrädern wirksames Bremsmoment
derart einzustellen, dass bei laufender Antriebseinheit und an sich ausge
rückten Kupplungsanordnungen auf die Fahrzeugräder wirkende Kupplungs-
Schleppmomente oder/und Kupplungs-Lamellenhaftmomente zu Null oder
einem Sollwert kompensiert werden, oder/und vorgeschlagen, dass eine/die
Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, vermittels der Kupplungseinrichtung
ein bei laufender Antriebseinheit an den Fahrzeugrädern wirksames An
triebsmoment, welches im Zustand ausgerückter Kupplungsanordnungen
im wesentlichen auf Kupplungs-Schleppmomenten oder/und Kupplungs-
Lamellenhaftmomenten beruht, dadurch zu Null oder einem Sollwert zu
kompensieren, dass von den beiden Kupplungsanordnungen im Zustand
eines eingelegten Vorwärtsgangs, der der einen Kupplungsanordnung
zugeordnet ist, und eines eingelegten Rückwärtsgangs, der der anderen
Kupplungsanordnung zugeordnet ist, wenigstens eine gezielt im Einrück
sinne betätigt wird, um das von dieser Kupplungsanordnung übertragene
Moment um einen Kompensationswert zu erhöhen.
Diesen Vorschläge, die sich vor allem auf das Anfahren bzw. die Situation
unmittelbar vor dem Anfahren beziehen, liegt die Überlegung zugrunde,
dass nicht auszuschließen ist, dass trotz einer Betätigung etwa einer Fuß
bremse durch den Fahrer die erzielte Bremswirkung nur sehr gering oder
zumindest so gering ist, um eine unbeabsichtigte Beschleunigung bzw.
Bewegung des Fahrzeugs zu verhindern. Beispielsweise könnte es sein,
dass am Bremspedal nur ein oder zwei Bremsschalter vorgesehen sind, die
keine Angaben über den Pedalweg oder die Bremskraft machen, sondern
nur anzeigen, dass das Pedal aus der Ruhestellung bewegt ist. Es könnte
dann die Situation auftreten, dass das Bremsmoment kleiner ist als das auf
den Antrieb wirkende Schleppmoment. In diesem Falle würde sich das
Fahrzeug nach dem Lösen der Feststellbremse oder Parksperre bewegen.
Dieses Bewegen sollte verhindert werden, damit der Fahrer stets vollstän
dige Kontrolle über das Fahrzeug hat und damit gefährliche Situationen
vermieden werden können. Im Falle, dass eine Kriechfunktionalität vor
gesehen ist, d. h. ein leichtes Antreiben des Fahrzeugs nach Einlegen des
Fahrgangs (Schalthebel auf D oder R) vorgesehen oder einstellbar ist, sollte
das das Fahrzeug antreibende Kriechmoment ein steuerungstechnisch von
der Kriechfunktionalität vorgegebenes Kriechmoment nicht übersteigen.
Hieraus wird deutlich, dass es sich empfiehlt, dass das Moment, das an
den Fahrzeugrädern wirkt, einstellbar ist. Eine korrekte Berücksichtigung
des Bremsmoments wird dann besonders einfach, wenn das Fahrzeug mit
einem Bremssystem neuerer Technologie, wie oben angesprochen, ausge
rüstet ist. Die von diesem Bremssystem bereitstellbaren Informationen über
die genaue Pedalstellung oder/und den Bremsdruck können vorteilhaft
genutzt werden, um die Erfindungsvorschläge zu realisieren, wie oben
schon angesprochen.
So kann durch gezielten Eingriff etwa in das Bremsmanagement die Brems
wirkung der Radbremsen so erhöht werden, dass die gewünschte Fahr
zeugbeschleunigung (im Falle einer Kriechfunktionalität, nämlich gleich der
vorgesehenen Kriechbeschleunigung) oder keine Fahrzeugbeschleunigung
(bzw. Fahrzeugbeschleunigung 0, falls keine Kriechfunktionalität vorhanden
ist bzw. diese nicht aktiviert ist) erreicht wird. Falls eine Fahrzeug-Berghal
tefunktion (Hill-holder-Funktionalität) vorhanden ist, ist es zweckmäßig, die
auf das Fahrzeug einwirkende Hangabtriebskraft zu berücksichtigen und
dementsprechend die resultierende Fahrzeugbeschleunigung auf 0 bzw. auf
dem Kriechwert zu halten. Es könnte die Möglichkeit vorgesehen sein, dass
die Bremswirkung durch das System ohne Fahrereinwirkung beeinflussbar
ist, etwa bei einem konventionellen hydraulischen System mit ABS/ESP,
einer elektrohydraulischen Bremse (EHB) oder einer elektromechanischen
Bremse (EMB).
Vorteilhafter als der (verschleißbehaftete) Bremseingriff, der zudem nicht
unbedingt bei allen Fahrzeugen möglich oder nicht gewünscht ist, etwa
weil hierdurch der Antriebsstrang verspannt wird (wodurch z. B. Schwin
gungen beim Eingriff und Lösen der Bremsen auftreten könnten), ist das
gezielte Aufbringen von Momenten, insbesondere Kompensationsmomen
ten, direkt in der Kupplungseinrichtung. Hierauf zielt der zweite Vorschlag.
Ist ein Vorwärtsgang und der Rückwärtsgang eingelegt, so können durch
gezielte Ansteuerung der beiden Kupplungsanordnungen die übertragenen
Momente gegeneinander arbeiten und so das Moment, das an der Getrie
beabtriebswelle erscheint, auf 0 oder ein gewünschtes Moment (Kriechmo
ment) reduzieren.
Mabtrieb = Mvorwärts - Mrückwärts = Mkriech
oder
Mabtrieb = Mvorwärts - Mrückwärts = 0.
Entscheidend sind dabei nicht die von den Kupplungen übertragenen Mo
mente, sondern die am Getriebeabtrieb wirkenden Momente, die sich aus
den an den beiden Getriebeeingangswellen wirkenden Momenten und die
Übersetzungen des eingelegten Vorwärtsgangs und des eingelegten Rück
wärtsgangs ergeben. Diese von der Getriebeeingangsseite zur Getriebeab
triebsseite transformierten Momente können als "effektive Momente"
bezeichnet werden und sind, wie erwähnt, abhängig vom eingelegten
Gang. Ein kleinerer Gang bewirkt an der Getriebeabtriebswelle ein höheres
effektives Moment als ein größerer Gang. Entsprechend muss die Kupp
lung, deren effektives Abtriebsmoment kleiner ist, soweit geschlossen
werden, dass das Abtriebsmoment den gewünschten Wert annimmt, also
die gewünschte Kompensation erreicht wird.
Im Zusammenhang mit dem zweiten Vorschlag, nach dem die beiden
Kupplungsanordnungen gewissermaßen gegeneinander arbeiten, empfiehlt
es sich, dass die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, die Kupplungs
anordnung nur soweit im Einrücksinne zu betätigen, dass eine an der
Kupplungsanordnung auftretende Verlustleistung aufgrund von Reibung
einen Maximalwert nicht übersteigt. Bei sehr zähflüssiger Betriebsflüssig
keit (sehr zähflüssigem Öl) kann es sein, dass die Betriebsflüssigkeit för
dernde Pumpenanordnung (Kühlölpumpe) unter Umständen nicht genügend
Betriebsflüssigkeit fördert. Wird eine Verdrängerpumpe eingesetzt, so ist
insbesondere das Ansaugen bei zähflüssiger Betriebsflüssigkeit problema
tisch. Wird eine Drallförderpumpe eingesetzt, so ist sowohl das Ansaugen
als auch das Fördern bei sehr zähflüssiger Betriebsflüssigkeit problema
tisch. Steht infolge der Zähflüssigkeit nicht genügend Betriebsflüssigkeit
zur Verfügung, wird also nicht genügend Betriebsflüssigkeit den Kupplungs
anordnungen zugeführt, so kann es bei stark verlustleistungsbehafteten
Anfahrten zu einer Schädigung der Belag tragenden Lamellen kommen. Die
maximal von der Steuereinrichtung zugelassene Verlustleistung sollte sich
also an der maximal möglichen Betriebsflüssigkeitsfördermenge orientieren.
Dies gilt grundsätzlich auch im sonstigen Fahrbetrieb.
In diesem Zusammenhang wird allgemein vorgeschlagen, dass die Steuer
einrichtung dafür ausgelegt ist, einen momentanen Versorgungsstatus der
Kupplungsanordnung betreffend die Versorgung mit Betriebsflüssigkeit zu
bestimmten oder abzuschätzen, und aus dem Versorgungsstatus den
momentan anzuwendenden Maximalwert zu bestimmen.
Wie schon in den vorangehenden Erläuterungen angesprochen, kann die
Steuereinrichtung vorteilhaft dafür ausgelegt sein, auf der Grundlage des
momentan wirksamen Kupplungs-Schleppmoments oder/und Kupplungs-
Lamellenhaftmoments eine Fahrzeug-Kriechfunktion oder/und - durch
Berücksichtigung einer auf das Fahrzeug wirkenden Hangabtriebskraft bei
der Kompensation - eine Fahrzeug-Berghaltefunktion bereitzustellen.
Es wurden bereits die Vorteile angesprochen, die sich daraus ergeben,
gleichzeitig einen Vorwärts- und den Rückwärtsgang einzulegen. Es kann
dann das Fahrzeug in beide Richtungen bewegt werden, ohne dass noch
Gänge ein- und ausgelegt werden müssen.
Nach einem achten Hauptaspekt der Erfindung wird in diesem Zusammen
hang ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsstrang, der aufweist: eine
Antriebseinheit, ein Getriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle und
einer zweiten Getriebeeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung mit
einer ersten Kupplungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle
zugeordnet ist, und einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten
Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen
der Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei die Kupplungsanordnungen
als Lamellen-Kupplungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebs
flüssigkeit, insbesondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der
Betriebsflüssigkeit zuführbar ist, wobei dem Getriebe eine Aktuator-Anord
nung und eine die Aktuator-Anordnung ansteuerende Steuereinrichtung
zugeordnet ist, unter deren Vermittlung der ersten und der zweiten Getrie
beeingangswelle zugeordnete Getriebegänge ein- und auslegbar sind,
bereitgestellt, das sich dadurch auszeichnet, dass ein der einen Getriebeein
gangswelle zugeordneter Vorwärtsgang und eine der anderen Getriebeein
gangswelle zugeordneter Rückwärtsgang gleichzeitig einlegbar sind, und
dass das Fahrzeug im Zustand, dass diese Gänge gleichzeitig eingelegt
sind, fahrbar ist, wobei zum Fahren in Vorwärtsrichtung die der einen
Getriebeeingangswelle zugeordnete Kupplungsanordnung ausgehend von
einem ausgerückten Zustand im Einrücksinne betätigbar ist und zum Fahren
in Rückwärtsrichtung die der anderen Getriebeeingangswelle zugeordnete
Kupplungsanordnung ausgehend von einem ausgerückten Zustand im
Einrücksinne betätigbar ist.
Weiterbildend wird vorgeschlagen, dass zum Wechsel der Fahrrichtung von
der Vorwärtsrichtung zur Rückwärtsrichtung die der einen Getriebeein
gangswelle zugeordnete Kupplungsanordnung im Ausrücksinne und die der
anderen Getriebeeingangswelle zugeordnete Kupplungsanordnung im
Einrücksinne bzw. von der Rückwärtsrichtung zur Vorwärtsrichtung die der
anderen Getriebeeingangswelle zugeordnete Kupplungsanordnung im
Ausrücksinne und die der einen Getriebeeingangswelle zugeordnete Kupp
lungsanordnung im Einrücksinne betätigbar ist.
Fährt man mit einem solchen Fahrzeug beispielsweise vorwärts im 2. Gang,
so können durchaus Geschwindigkeiten bis über 100 Km/h erreicht wer
den. Durch die hohe Übersetzung des Rückwärtsgangs können auf der
zugeordneten Kupplungsanordnung dabei sehr hohe, negative Drehzahlen
auftreten, die ggf. zu einer Zerstörung der Kupplungsanordnung bzw. zur
Schädigung der Reibbeläge führen können. Ferner könnte ein Fehler bei der
Kupplungsbetätigung zu einer Zerstörung des Getriebes führen. Vor diesem
Hintergrund wird weiterbildend vorgeschlagen, dass eine Geschwindigkeits-
Begrenzungsfunktionalität vorgesehen ist, die beim Fahren mit gleichzeitig
eingelegtem Vorwärts- und Rückwärtsgang die Fahrzeuggeschwindigkeit
auf einen Maximalwert begrenzt. Beispielsweise könnte eine Geschwindig
keitsgrenze von 20 km/h vorgesehen sein. Durch eine solche Begrenzung
der Fahrzeuggeschwindigkeit werden die angesprochenen Probleme zuver
lässig vermieden.
Eine andere Möglichkeit zur Vermeidung der angesprochenen Probleme liegt
darin, dass ab einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit (in Vorwärts
richtung) der Rückwärtsgang automatisch ausgelegt wird. Es wird hierzu
speziell vorgeschlagen, dass eine Gangauslege-Funktionalität vorgesehen
ist, die beim Fahren mit gleichzeitig eingelegtem Vorwärts- und Rückwärts
gang in Vorwärtsrichtung den Rückwärtsgang dann auslegt, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit einen Schwellenwert übersteigt. Diesem Weiter
bildungsvorschlag liegt die Überlegung zugrunde, dass in der Regel die
Schleppmomente nach kurzer Betriebsdauer soweit reduziert sein werden,
dass ein normales Schalten wieder möglich ist, so dass beispielsweise in
den nächsten Vorwärtsgang oder wieder in den Rückwärtsgang geschaltet
werden kann. Es sei aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass bei sehr
kaltem, d. h. sehr zähem Kühlöl ein Einlegen eines neuen Gangs bzw. das
erneute Einlegen des Rückwärtsgangs auf einer sich im Leerlauf befindli
chen Getriebeeingangswelle unter Umständen nicht möglich sein wird.
Betreffend die Geschwindigkeits-Begrenzungsfunktionalität sei noch darauf
hingewiesen, dass keine Begrenzung der Fahrzeuggeschwindigkeit erforder
lich ist, wenn der Rückwärtsgang (schon) ausgelegt ist.
Geht man von heutigen Schaltelementen bzw. Konfigurationen des Schalt
hebels aus, so erfolgt die Umschaltung zwischen Rückwärts (R) und Vor
wärts (D) über die Neutralstellung (N), so dass es beim Umschalten auf
jeden Fall zu einem Auslegen des Vorwärts- bzw. Rückwärtsgangs kommen
wird. Und dies wird unter Umständen nicht erwünscht sein, um auch bei
tiefen Temperaturen das Fahrzeug sowohl in Vorwärts- als auch in Rück
wärtsrichtung rangieren zu können. Wie bereits angesprochen, könnte man
daran denken, dass allein durch ein Schalten über die Position N noch keine
Ausleganweisung gegeben wird, sondern nur dann, wenn das Schaltele
ment tatsächlich in die Position N gebracht wird und dort eine Mindestzeit
verbleibt. Bei zukünftigen Schaltelementen könnte man sich auch eine
völlig andere Anordnung vorstellen. Es liegt auf jeden Fall im Rahmen der
vorliegenden Erfindung, wenn ermöglicht ist, dass mit einem eingelegten
Rückwärtsgang vorwärts gefahren werden kann bzw. mit einem eingeleg
ten Vorwärtsgang rückwärts gefahren werden kann bzw. abwechselnd der
Vorwärtsgang und der Rückwärtsgang "aktivierbar" ist, das Fahrzeug
entsprechend anzutreiben.
Ein wichtiger Aspekt ist auch das Schalten der Gänge nach dem Losfahren.
Da ein Fahrzeug in der Regel nur sehr selten bei sehr niedrigen Temperatu
ren bewegt werden wird, ist es durchaus eine vernünftige Lösung, wenn
man bei tiefen Temperaturen größere Synchronkräfte zulässt als normaler
weise erlaubt sind. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Betriebsflüs
sigkeitstemperatur, ab der geschaltet werden kann, niedriger angesetzt
werden kann, so dass bereits zu einem früheren Zeitpunkt nach dem Start
des Motors das Schalten erlaubt werden kann. Die Möglichkeit der Zulas
sung größerer Synchronkräfte als normal wurde oben bereits angespro
chen. Ferner wurde oben auch die Möglichkeit angesprochen, dass mehrere
Synchronisiereinrichtungen dazu benutzt werden, die betreffende Getrie
beeingangswelle zu synchronisieren. Dieser Vorschlag ist nicht nur beim
Gangeinlegen zum Anfahren, sondern auch beim Gangwechsel während
des Fahrbetriebs anwendbar. Beim Schalten beispielsweise vom 2. in den
3. Gang können beispielsweise die Synchronisiereinrichtungen des 3. und
des 5. Gangs dazu genutzt werden, die betreffende Getriebeeingangswelle
abzubremsen, wenn man davon ausgeht, dass sich beide Getriebeeingangs
wellen aufgrund der hohen Schleppmomente mit Motordrehzahl drehen.
Dabei sollten vorzugsweise Maßnahmen getroffen werden, um das Einlegen
eines falschen Gangs zuverlässig zu verhindern.
Als weitere Möglichkeit wird nach einem weiteren Aspekt (9. Hauptaspekt)
der Erfindung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsstrang, der
aufweist: eine Antriebseinheit, ein Lastschaltgetriebe mit einer ersten
Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getriebeeingangswelle und eine
Kupplungseinrichtung mit einer ersten Kupplungsanordnung, die der ersten
Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, und einer zweiten Kupplungsanord
nung, die der zweiten Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, zur Momen
tenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei die
Kupplungsanordnungen als Lamellen-Kupplungsanordnungen ausgeführt
sind, denen eine Betriebsflüssigkeit, insbesondere ein Kühlöl, für einen
Betrieb unter Einwirkung der Betriebsflüssigkeit zuführbar ist, wobei dem
Getriebe eine Aktuator-Anordnung und eine die Aktuator-Anordnung an
steuerende Steuereinrichtung zugeordnet ist, unter deren Vermittlung der
ersten und der zweiten Getriebeeingangswelle zugeordnete Getriebegänge
ein- und auslegbar sind, wobei die Steuereinrichtung ferner eine der Kupp
lungseinrichtung zugeordnete oder zugehörige, vorzugsweise hydraulische
Betätigungseinrichtung ansteuert, um die Kupplungsanordnungen im Ein
rück- und Ausrücksinne zu betätigen, wobei die Steuereinrichtung dafür
ausgelegt ist, in einem Lastschaltmodus in einem Getriebezustand, in dem
ein der einen Getriebeeingangswelle zugeordneter Ausgangsgang und ein
der anderen Getriebeeingangswelle zugeordneter Zielgang eingelegt sind,
die Kupplungsanordnungen vermittels der Betätigungseinrichtung gegen
läufig zu betätigen, um ein Antriebsmoment der Antriebseinheit von der
einen zur anderen Getriebeeingangswelle kontinuierlich und ohne Zugkraft
unterbrechung zu verlagern und so den Ausgangsgang als momentenüber
tragender Gang zu deaktivieren und den Zielgang als momentenübertragen
der Gang zu aktivieren, vorgeschlagen, dass ein Aktiv-Synchronisierungs
modus vorgesehen ist, in dem zur Deaktivierung des Ausgangsgangs als
momentenübertragender Gang und Aktivierung des Zielgang als momenten
übertragender Gangs zuerst der Ausgangsgang ausgelegt wird oder/und die
dem Ausgangsgang zugeordnete Kupplungsanordnung geöffnet wird, dann
die Drehzahl der Antriebseinheit oder/und die Drehzahl der dem Zielgang
zugeordneten Getriebeeingangswelle auf das Synchronverhältnis des Ziel
gangs gebracht wird und dann der Zielgang eingelegt wird.
Man kann in diesem Zusammenhang vorsehen, dass im Aktiv-Synchronisie
rungsmodus die Drehzahl der Antriebseinheit und die Drehzahl der dem
Zielgang zugeordneten Getriebeeingangswelle dadurch gemeinsam auf das
Synchronverhältnis des Zielgangs gebracht werden, dass beim Bringen der
Drehzahl der Antriebseinheit auf das Synchronverhältnis die dem Zielgang
zugeordnete Kupplungsanordnung zumindest teilweise eingerückt ist. Eine
andere Möglichkeit ist, dass dass im Aktiv-Synchronisierungsmodus nach
Bringen der Drehzahl der Antriebseinheit auf das Synchronverhältnis die
Drehzahl der dem Zielgang zugeordneten Getriebeeingangswelle auf das
Synchronverhältnis durch zumindest teilweises Einrücken der dem Zielgang
zugeordnete Kupplungsanordnung gebracht wird.
Die vorstehenden Vorschläge ermöglichen ein Schalten der Gänge bei
Tieftemperaturen unter größtmöglicher Schonung bzw. Entlastung der
Synchronisiereinrichtungen durch aktive Synchronisierung vermittels der
Kupplungseinrichtung. Man kann vom "Prinzip des aktiven Synchronisie
rens" sprechen. Durch das erfindungsgemäße aktive Synchronisieren ist im
Falle eines Lastschaltgetriebes zwar kein zugkraftunterbrechungsfreies
Schalten mehr gegeben, dies wird aber in der Regel in der Aufwärmphase
der Betriebsflüssigkeit (des Kühlöls) akzeptiert werden.
Nach dem Erfindungsvorschlag wird beim Schalten von einem Gang (dem
Ausgangsgang) zum anderen Gang (dem Zielgang) zuerst der Ausgangs
gang ausgelegt, so dass im Antriebsstrang kein Formschluss mehr gegeben
ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, den Ausgangsgang eingelegt zu
lassen und nur die dem Ausgangsgang zugeordnete Kupplungsanordnung
zu öffnen. Danach wird dann die Drehzahl der Antriebseinheit (des Motors)
auf das Synchronverhältnis des neuen Gangs gebracht. Jetzt kann (muss
aber nicht) die dem Zielgang zugeordnete Kupplungsanordnung geöffnet
werden und der Zielgang eingelegt werden, ohne dass hierbei die Syn
chronisierung der betreffenden Getriebewelle durch die Synchronisierein
richtung des Zielgangs belastet (überlastet) wird. Durch die unter Umstän
den noch hohen Schleppmomente kann die Kupplungsanordnung auch im
geöffneten Zustand ein Verhalten aufweisen, das mehr dem Verhalten einer
geschlossenen Kupplungsanordnung entspricht. Eine geöffnete Kupplungs
anordnung erhöht jedoch den Schaltkomfort, so dass es bevorzugt ist, die
Kupplungsanordnung des Zielgangs vor dem Einlegen des Zielgangs zu
öffnen.
Betreffend die Drehzahlanpassung der Antriebseinheit an das Synchron
verhältnis des Zielgangs ist es hingegen bevorzugt, dass diese Drehzahl
anpassung im eingerückten Zustand der dem Zielgang zugeordneten Kupp
lungsanordnung erfolgt, so dass mit der Anpassung des Motors zugleich
die Drehzahlanpassung der dem Zielgang zugeordneten Getriebeeingangs
welle erreicht wird. Zumindest annähernde Drehzahlgleichheit zwischen der
Antriebseinheit und der dem Zielgang zugeordneten Getriebeeingangswelle
sollten idealerweise sichergestellt werden.
Weiterbildend wird vorgeschlagen, dass der Aktiv-Synchronisierungs
modus betreffend ein Hochschalten nur dann freigegeben wird, wenn eine
momentane Fahrzeuggeschwindigkeit bezogen auf den Zielgang einer
Mindest-Leerlaufdrehzahl der Antriebseinheit entspricht oder diese über
steigt. Nach diesem Weiterbildungsvorschlag kann die aktive Synchronisie
rung dann zum Einsatz kommen, wenn sich das Fahrzeug mit ausreichen
der Geschwindigkeit bewegt. Ausreichende Geschwindigkeit bedeutet
dabei, dass die auf die Getriebeeingangswelle bezogene Fahrzeuggeschwin
digkeit im gewünschten Zielgang größer als die kleinstmögliche Laufdreh
zahl des Motors ist.
Es ist aber nicht zwingend, dass bei tiefen Temperaturen bzw. hoher Visko
sität der Betriebsflüssigkeit auf ein zugkraftunterbrechungsfreies Schalten
verzichtet werden muss.
Nach einem anderen Aspekt (10. Hauptaspekt) der Erfindung wird für ein
Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsstrang, der aufweist: eine An
triebseinheit, ein Lastschaltgetriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle
und einer zweiten Getriebeeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung
mit einer ersten Kupplungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle
zugeordnet ist, und einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten
Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen
der Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei die Kupplungsanordnungen
als Lamellen-Kupplungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebs
flüssigkeit, insbesondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der
Betriebsflüssigkeit zuführbar ist, wobei dem Getriebe eine Aktuator-Anord
nung und eine die Aktuator-Anordnung ansteuerende Steuereinrichtung
zugeordnet ist, unter deren Vermittlung der ersten und der zweiten Getrie
beeingangswelle zugeordnete Getriebegänge ein- und auslegbar sind, wobei
die Steuereinrichtung ferner eine der Kupplungseinrichtung zugeordnete
oder zugehörige, vorzugsweise hydraulische Betätigungseinrichtung an
steuert, um die Kupplungsanordnungen im Einrück- und Ausrücksinne zu
betätigen, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, in einem Last
schaltmodus in einem Getriebezustand, in dem ein der einen Getriebeein
gangswelle zugeordneter Ausgangsgang und ein der anderen Getriebeein
gangswelle zugeordneter Zielgang eingelegt sind, die Kupplungsanord
nungen vermittels der Betätigungseinrichtung gegenläufig zu betätigen, um
ein Antriebsmoment der Antriebseinheit von der einen zur anderen Getrie
beeingangswelle kontinuierlich und ohne Zugkraftunterbrechung zu ver
lagern und so den Ausgangsgang als momentenübertragender Gang zu
deaktivieren und den Zielgang als momentenübertragender Gang zu aktivie
ren, betreffend ein Rückschalten vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung
dafür ausgelegt ist, beim Wechsel von einem höheren Ausgangsgang zu
einem niedrigeren Zielgang (Rückschaltung) in Vorbereitung eines Ein
legens des Zielgangs auf die Antriebseinheit einzuwirken, dass deren An
triebsmoment über ein von der dem Ausgangsgang zugeordneten Kupp
lungsanordnung übertragbares Moment ansteigt, so dass die Drehzahl der
Antriebseinheit über die momentane Drehzahl der dem Ausgangsgang
zugeordneten Getriebeeingangswelle ansteigt und sich einer von der mo
mentanen Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Synchrondrehzahl für den
Zielgang zumindest annähert und diese vorzugsweise zumindest näherungs
weise erreicht. Betreffend ein Hochschalten wird für das Kraftfahrzeug
alternativ oder zusätzlich vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung dafür
ausgelegt ist, beim Wechsel von einem niedrigeren Ausgangsgang zu einem
höheren Zielgang (Hochschaltung) in Vorbereitung eines Einlegens des
Zielgangs die dem Zielgang zugeordnete Kupplungsanordnung ausgehend
von einem ausgerückten Zustand soweit im Einrücksinn zu betätigen, dass
die dem Zielgang zugeordnete, bisher sich durch Einwirkung von Getriebe
schleppmomenten oder/und Abbremsmomenten höchstens mit einer gegen
über der Synchrondrehzahl für den Zielgang geringeren Drehzahl drehende
Getriebeeingangswelle in Richtung einer Annäherung an die Synchron
drehzahl beschleunigt wird und diese vorzugsweise zumindest näherungs
weise erreicht.
Zur Vorbereitung des Rückschaltens kann nach dem Erfindungsvorschlag
beispielsweise durch einen Eingriff in das Management der Antriebseinheit,
insbesondere in das Motormanagement, das Antriebsmoment (Motormo
ment) über das Kupplungsmoment der momentan Momenten übertragenden
Kupplungsanordnung erhöht werden, so dass die Drehzahl der Antriebs
einheit (Motordrehzahl) über die betreffende Getriebeeingangswellendreh
zahl steigt. Auf diese Weise kann die Drehzahl der Antriebseinheit auf die
neue Synchrondrehzahl gebracht werden oder dieser zumindest angenähert
werden. Gleichzeitig mit der Erhöhung der Drehzahl der Antriebseinheit
oder erst anschließend kann dann die dem Zielgang zugeordnete Kupp
lungsanordnung geschlossen werden, um die Getriebeeingangswellendreh
zahl der dem Zielgang zugeordneten Getriebeeingangswelle ebenfalls auf
die neue Synchrondrehzahl zu bringen, die durch die aktuelle Fahrge
schwindigkeit und den Zielgang bestimmt ist. Damit kann nun der neue
Gang (Zielgang) eingelegt werden, ohne dass nennenswerte Reibarbeit in
der Synchroneinrichtung des Getriebes geleistet werden muss. Es reicht
aus, dass die dem Zielgang zugeordnete Kupplungsanordnung während des
"Hochschleppens" der Getriebeeingangswelle nur soweit geschlossen wird,
dass die Schleppmomente bzw. das Kupplungsmoment ausreichen, um die
Getriebeeingangswelle mitzunehmen. Der beschriebene Schaltablauf er
möglicht ein zugkraftunterbrechungsfreies Rückschalten selbst bei Tieftem
peraturen.
Wie bereits angesprochen wurde, kann die Steuereinrichtung vorteilhaft
dafür ausgelegt sein, gleichzeitig mit der Vergrößerung des Antriebsmo
ments oder danach die dem Zielgang zugeordnete Kupplungsanordnung im
Einrücksinne zu betätigen, um die dem Zielgang zugeordnete Getriebeein
gangswelle in Richtung einer Annäherung an die Synchrondrehzahl zu
beschleunigen und vorzugsweise zumindest näherungsweise auf die Syn
chrondrehzahl zu bringen. Ferner wird in Übereinstimmung mit den vor
stehenden erläuternden Ausführungen vorgeschlagen, dass die Steuer
einrichtung dafür ausgelegt ist, im Zuge mit der Vergrößerung des Antriebs
moments bzw. der Beschleunigung der dem Zielgang zugeordnete Getrie
beeingangswelle oder danach die Aktuator-Anordnung derart anzusteuern,
dass diese zur Vorbereitung der gegenläufigen Betätigung der Kupplungs
anordnungen im Sinne eines Einlegens des Zielgangs auf das Getriebe
wirkt.
Betreffend ein Hochschalten ist darauf hinzuweisen, dass beim Hochschal
ten das "neue" Getriebeeingangswellen-Synchrondrehzahlniveau, also die
Synchrondrehzahl des Zielgangs, unter dem des Ausgangsgangs liegt. Ist
die dem Zielgang zugeordnete Kupplungsanordnung geöffnet und sind die
Schleppmomente des Getriebes so groß, dass die Drehzahl der dem Ziel
gang zugeordneten Getriebeeingangswelle zwischen 0 und der neuen
Synchrondrehzahl liegt, kann durch Schließen der dem Zielgang zugeord
neten Kupplungsanordnung die diesem Gang zugeordnete Getriebeein
gangswelle auf die neue Synchrondrehzahl gebracht werden, um ein Gang
einlegen zu ermöglichen bzw. zu erleichtern. Diese Art der Schaltung
erlaubt selbst bei Tieftemperaturen ein zugkraftunterbrechungsfreies Hoch
schalten. Hierzu wird speziell vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung
dafür ausgelegt ist, im Zuge mit der Beschleunigung der dem Zielgang
zugeordnete Getriebeeingangswelle oder danach die Aktuator-Anordnung
derart anzusteuern, dass diese zur Vorbereitung der gegenläufigen Betäti
gung der Kupplungsanordnungen im Sinne eines Einlegens des Zielgangs
auf das Getriebe wirkt.
Erreicht die Temperatur der Betriebsflüssigkeit, insbesondere des Kühlöls,
durch Aufwärmmaßnahmen, durch das Aufwärmen der als Brennkraftma
schine ausgeführten Antriebseinheit oder durch den Fahrbetrieb eine hinrei
chende Temperatur, sind also die durch die Viskosität der Betriebsflüssig
keit bei niedrigen Temperaturen bedingten Schleppmomente hinreichend
niedrig, kann ein normaler Schalt- und Kupplungsbetrieb mit freier Gang
wahl freigegeben werden, beispielsweise durch ein Steuerprogramm. Es
wird speziell vorgeschlagen, dass eine/die Steuereinrichtung eine effektive
Temperatur der Betriebsflüssigkeit, die durch eine Sensoranordnung erfasst
wird oder/und durch die Steuereinrichtung bestimmt wird, auswertet, und
in Abhängigkeit von dieser Auswertung einen normalen Schalt- und Kupp
lungsbetrieb mit freier Gangwahl oder/und Schalten ohne Zugkraftunter
brechung freigibt und sperrt. Besonders zweckmäßig erscheint eine Aus
bildung der Steuereinrichtung derart, dass diese den normalen Schalt- und
Kupplungsbetrieb dann freigibt, wenn die effektive Temperatur einen
Schwellenwert übersteigt oder eine aus der effektiven Temperatur be
stimmte Viskosität der Betriebsflüssigkeit unter einen Schwellenwert gefal
len ist.
Soweit wenigstens ein Temperatursensor bzw. eine Sensoranordnung zur
Erfassung der Temperatur der Betriebsflüssigkeit vorhanden ist, wird der
Sensor bzw. wird die Sensoranordnung vorzugsweise dazu verwendet, die
Temperatur der Betriebsflüssigkeit direkt zu messen. Für den Fall, dass kein
derartiger Sensor zur Verfügung steht, oder ergänzend (beispielsweise für
eine größere Sicherheit, insbesondere Redundanz) wird vorgeschlagen,
dass die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, aus wenigstens einem
mittels einer Sensoranordnung bestimmten Temperaturwert, der nicht
direkt die effektive Temperatur der Betriebsflüssigkeit angibt, oder/und aus
wenigstens einem Betriebsparameter des Antriebsstrangs die effektive
Temperatur der Betriebsflüssigkeit zu bestimmen, wobei gegebenenfalls
mehrere zu verschiedenen Zeiten protokollierte Temperaturwerte bzw.
Betriebsparameter oder/und ein beispielsweise mathematisch oder/und
durch Kennfelder definiertes Temperaturmodell der Bestimmung zugrunde
gelegt werden.
Ein mathematisches Temperaturmodell zur Temperaturbestimmung kann
beispielsweise auf der Tatsache basieren, dass die Öltemperatur eine
Funktion von Außentemperatur, Motortemperatur, Ölmenge und der in die
Kupplungsanordnungen eingebrachten Reibenergie ist. Die Reibenergie
berechnet sich wie folgt:
WReib(t) ~ ∫Δn(t).MKupplung(t)dt.
Dabei bezeichnet Δn die Schlupfdrehzahl einer Kupplungsanordnung, also
die Differenz zwischen der Kupplungseingangsdrehzahl und der Kupplungs
ausgangsdrehzahl der betreffenden Kupplungsanordnung und MKupplung ist
das durch die Kupplungsanordnung übertragene Moment. Bei der kurz als
Doppelkupplung bezeichenbaren Doppel-Kupplungseinrichtung addieren
sich die Reibenergien der beiden Kupplungsanordnungen.
Der Einfluss der Außentemperatur und der Motortemperatur sowie weiterer
Einflussgrößen ist in der Regel sehr stark abhängig von der Konstruktion
der Kupplungseinrichtung, des Getriebes und des Motors sowie der ver
wendeten Materialien, des Einbauraums usw. Es kann deshalb kein all
gemeines, fahrzeugunabhängiges Modell angegeben werden, sondern es
muss für jedes Fahrzeug ein entsprechendes Modell aufgestellt werden.
Im normalen Fahrbetrieb ohne starke Beschleunigung oder ohne Anfahren
mit großer Last (z. B. Anfahren mit einem Hänger) erwärmt sich die Be
triebsflüssigkeit (das Kühlöl) in der Regel nur relativ langsam. Dies bedeu
tet, dass sich auch die in den Kupplungsanordnungen auftretenden
Schleppmomente nur vergleichsweise langsam verringern. Es ist deshalb
vorstellbar, dass die Schleppmomente erst nach zwei bis drei Minuten Fahrt
Werte erreichen, die ein normales Synchronisieren ohne Überlastung oder
Schädigung der Synchroneinrichtungen zulassen. Vorteilhaft zur Reduzie
rung der Aufwärmperiode ist auf jeden Fall, die Menge an Betriebsflüssig
keit (Kühlölmenge) so klein wie unbedingt erforderlich zu halten. In diesem
Zusammenhang können in der deutschen Patentanmeldung Nr.
101 18 756.4 (AT 17.04.2001) vorgeschlagene Maßnahmen und Ausgestaltungen
eines Kupplungssystems vorteilhaft angewendet werden. Zu bedenken ist
ferner, dass das auftretende Schleppmoment stark von der momentan
zugeführten Betriebsflüssigkeitsmenge (Kühlölmenge) ansteigt. Dies spricht
dafür, nur geringe Betriebsflüssigkeitsmengen zuzuführen. Andererseits
muss für die erforderliche Kühlung gesorgt werden. Man wird einen Kom
promiss zwischen notwendiger Kühlung und möglichst kleinen Schlepp
momenten suchen und finden.
Eine Möglichkeit zur Verkürzung der Aufheizdauer besteht in der gezielten
Erwärmung durch Einbringen von Verlustleistung in die Kupplungseinrich
tung, z. B. durch gleichzeitiges Betätigen beider Kupplungsanordnungen, so
dass ein Teil der Leistung der Antriebseinheit (Motorleistung) in der Kupp
lungseinrichtung in Wärme umgesetzt wird. Es wird hierzu auf die deutsche
Patentanmeldung Nr. 101 28 856.5 (AT 15.06.2001) verwiesen, deren
Offenbarung in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung einbezogen
wird.
Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung des Schleppmoments besteht
darin, dass die Zufuhr von Betriebsflüssigkeit dann reduziert oder ganz
abgestellt wird, wenn keine Kühlung bzw. Schmierung der Lamellen benö
tigt wird. Hieraus resultiert unmittelbar eine Reduktion der Schleppmomen
te, da diese durch zwischen den Lamellen befindliche Betriebsflüssigkeit
(Kühlöl) verursacht werden. Es wird nach einem weiteren Aspekt (11.
Hauptaspekt) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsstrang, der
aufweist: eine Antriebseinheit, ein Getriebe mit einer ersten Getriebeein
gangswelle und einer zweiten Getriebeeingangswelle und eine Kupplungs
einrichtung mit einer ersten Kupplungsanordnung, die der ersten Getrie
beeingangswelle zugeordnet ist, und einer zweiten Kupplungsanordnung,
die der zweiten Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, zur Momentenüber
tragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei die Kupp
lungsanordnungen als Lamellen-Kupplungsanordnungen ausgeführt sind,
denen eine Betriebsflüssigkeit, insbesondere ein Kühlöl, für einen Betrieb
unter Einwirkung der Betriebsflüssigkeit unter Vermittlung einer Pumpen
anordnung zuführbar ist, speziell vorgeschlagen, dass die Pumpenanord
nung oder eine Flusseinstelleinrichtung durch eine Steuereinrichtung an
steuerbar ist, um einen momentanen Betriebsflüssigkeitsfluss zu den Lamel
len-Kupplungsanordnungen einzustellen, und dass die Steuereinrichtung
dafür ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einem momentanen Zufuhrbedarf
an Betriebsmedium zu wenigstens einer der Kupplungsanordnungen den
Betriebsflüssigkeitsfluss zu vergrößern und zu verkleinern, derart, dass die
Steuereinrichtung bei geringerem Zufuhrbedarf den Betriebsflüssigkeitsfluss
verkleinert oder unterbricht und bei größerem Zufuhrbedarf den Betriebs
flüssigkeitsfluss vergrößert.
Bei laufender Antriebseinheit wird durch die Fliehkraft die Betriebsflüssig
keit aus den Lamellen der nicht betätigten Kupplungsanordnung geschleu
dert. Hieraus resultiert eine signifikante Reduktion des Schleppmoments. Es
ist vorstellbar, dass durch diese Maßnahme die Schleppmomente soweit
reduziert werden, dass sogar das Einlegen von Gängen auf der betreffen
den Getriebeeingangswelle möglich ist. So könnte man daran denken, nach
einem Anfahren, z. B. im 2. Gang, die zum Anfahren nicht verwendete
Kupplungsanordnung, die dem noch eingelegten Rückwärtsgang zugeord
net ist, schnell freizuschleudern und damit für ein Schalten zum nächsten
Vorwärtsgang vorzubereiten. Dieses Schalten kann dann in der Regel
normal und ohne übermäßige Belastung der Synchroneinrichtungen des
Getriebes erfolgen und es ist dann nicht erforderlich, dem Fahrer aus
Sicherheitsgründen eine Geschwindigkeitsbegrenzung (wegen des noch
eingelegten Rückwärtsgangs) zuzumuten.
Weiterbildend wird vorgeschlagen, dass die Steuerinrichtung den Zuführ
bedarf im Hinblick auf eine an der Kupplungsanordnung auftretende Ver
lustleistung oder/und auf einen Schmierbedarf an den Lamellen der Kupp
lungsanordnung bestimmt. Hierdurch wird stets für ausreichende Kühlung
bzw. Schmierung gesorgt.
Nach einem anderen Aspekt (12. Hauptaspekt) wird für ein Kraftfahrzeug,
umfassend einen Antriebsstrang, der aufweist: eine Antriebseinheit, ein
Getriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle und einer zweiten Getrie
beeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung mit einer ersten Kupp
lungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, und
einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten Getriebeeingangswelle
zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit
und dem Getriebe, wobei die Kupplungsanordnungen als Lamellen-Kupp
lungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebsflüssigkeit, ins
besondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der Betriebsflüs
sigkeit unter Vermittlung einer Pumpenanordnung zuführbar ist, vorgeschla
gen, dass die Pumpenanordnung oder die Flusseinstelleinrichtung oder/und
eine einer hydraulischen Betätigungseinrichtung für die Kupplungsanord
nungen zugeordnete Pumpenanordnung in einem Umlaufmodus betreibbar
sind, in dem durch Umwälzen von Betriebsflüssigkeit unabhängig von
einem Zufuhrbedarf an Betriebsmedium zu den Kupplungsanordnungen
bzw. unabhängig von der Betätigung der Kupplungseinrichtung Wärmeener
gie in das Betriebsmedium eingetragen wird. Diesem Erfindungsvorschlag
liegt die Tatsache zugrunde, dass durch Umwälzen von Flüssigkeit Energie
in diese eingetragen wird, so dass sich die Flüssigkeit erwärmt. Nach dem
Erfindungsvorschlag ist also vorgesehen, die Betriebsflüssigkeit dadurch zu
erwärmen und somit die Schleppmomente dadurch zu reduzieren, dass die
Betriebsflüssigkeit durch Betreiben der betreffenden Pumpenanordnung
bzw. Flusseinstelleinrichtung im Umwälzmodus umgewälzt und damit
erwärmt wird. Vorzugsweise ist ein Bypass freischaltbar, um das Betriebs
medium an den Kupplungsanordnungen vorbei umwälzen zu können, so
dass durch das Umwälzen selbst die Schleppmomente nicht erhöht wer
den.
Weiterbildend wird vorgeschlagen, dass eine Steuereinrichtung dafür aus
gelegt ist, auf ein ein bevorstehendes Starten des Kraftfahrzeug indizieren
des Ereignis anzusprechen und in Reaktion hierauf den Umwälzbetrieb
einzuleiten. Beispielsweise kann bei Verwendung einer elektrischen
Kühlöl/Druckölpumpe der erfindungsgemäße "Aufwärmvorgang" bereits
dann eingeleitet werden, wenn der Fahrer per Fernbedienung das Fahrzeug
öffnet oder/und die Fahrertür geöffnet wird. Man kann zur Einsparung
elektrischer Energie (etwa um das Anlassen eines Verbrennungsmotors
sicherzustellen) auch vorsehen, dass der Umlaufbetrieb erst dann eingelei
tet wird, wenn der Verbrennungsmotor läuft.
Allgemein wird vorgeschlagen, dass eine/die Steuereinrichtung dafür ausge
legt ist, den Umwälzbetrieb automatisch dann einzuleiten, wenn wenigs
tens eine Positiv-Bedingung erfüllt oder/und wenigstens eine Negativ-Bedin
gung nicht erfüllt ist. Ferner wird allgemein vorgeschlagen, dass eine/die
Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, den Umwälzbetrieb automatische zu
beenden, wenn wenigstens eine Positiv-Bedingung erfüllt oder/und wenigs
tens eine Negativ-Bedingung nicht erfüllt ist.
Je nach Auslegung des Kraftfahrzeugs im Hinblick auf den Tieftemperatur
betrieb ist es vorstellbar, dass ein Losfahren erst dann erlaubt wird, wenn
die Betriebsflüssigkeit (das Öl) eine hinreichend hohe Temperatur bzw. eine
solche Viskosität erreicht hat, dass ein ordnungsgemäßes Schalten möglich
ist. Es wird insbesondere vorgeschlagen, dass eine/die Steuereinrichtung
dafür ausgelegt ist, ein Starten der Antriebseinheit in Abhängigkeit von
einem momentanen Viskositätszustand des Betriebsmediums freizugegen
und zu sperren.
Dieser Vorschlag ist von allgemeinem Interesse, bezieht sich also nicht nur
auf das Aufwärmen der Betriebsflüssigkeit durch Umwälzen, sondern
speziell auch auf alle anderen Möglichkeiten zur Aufwärmung der Betriebs
flüssigkeit vor dem Fahrtantritt.
Nach einem weiteren Aspekt (13. Hauptaspekt) der Erfindung wird deshalb
für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsstrang, der aufweist: eine
Antriebseinheit, ein Getriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle und
einer zweiten Getriebeeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung mit
einer ersten Kupplungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle
zugeordnet ist, und einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten
Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen
der Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei die Kupplungsanordnungen
als Lamellen-Kupplungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebs
flüssigkeit, insbesondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der
Betriebsflüssigkeit unter Vermittlung einer Pumpenanordnung zuführbar ist,
vorgeschlagen, dass eine Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, ein Starten
der Antriebseinheit in Abhängigkeit von einem momentanen Viskositäts
zustand des Betriebsmediums freizugeben und zu sperren.
Allgemein erscheint die Erwärmung der Betriebsflüssigkeit durch entspre
chenden Betrieb der Kupplungseinrichtung von besonderem Interesse.
Hierzu kann vorgesehen sein, dass eine/die Steuereinrichtung dafür ausge
legt ist, vermittels einer vorzugsweise hydraulischen Betätigungseinrichtung
die Kupplungsanordnungen zu betätigen und in einem Warmlaufmodus
wenigstens eine, vorzugsweise beide Kupplungsanordnung mit Schlupf zu
betreiben. Es wird erneut auf die Offenbarung der deutschen Patentanmel
dung Nr. 101 28 856.5 (AT 15.06.2001) verwiesen.
In diesem Zusammenhang wird insbesondere daran gedacht, dass die
Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, die wenigstens eine Kupplungsanord
nung mit Schlupf bei stehendem Fahrzeug gegen eine Abbremswirkung
einer Bremseinrichtung arbeiten zu lassen oder/und die wenigstens eine
Kupplungsanordnung bei fahrendem Fahrzeug mit Schlupf zu betreiben. Ein
Schleifenlassen einer Kupplungsanordnung bzw. der Kupplungsanordnun
gen bei eingelegtem Gang gegen eine Bremseinrichtung sollte vorzugsweise
in einem hohen Gang stattfinden, da hier ein relativ kleines Antriebsmo
ment an den Rädern wirkt und die Bremseinrichtung damit ein relativ klei
nes Moment (Bremsmoment) aufbringen muss, um das Fahrzeug zu halten
bzw. ein gewünschtes resultierendes Fahrmoment einzustellen.
Im Zusammenhang mit allen Erfindungsvorschlägen sowie auch unabhängig
hiervon ist es sinnvoll, Vorbereitungs- und Unterstützungsmaßnahmen
vorzusehen, um das Abstellen des Kraftfahrzeugs oder/und das Gangeinle
gen so vorzubereiten, dass das Schleppmomentproblem zumindest gemil
dert ist, und um durch gezielte Maßnahmen das Losbrechen der Lamellen,
also die Überwindung des Haftmoments, zu fördern bzw. zu unterstützen.
So wird zur Vorbereitung des Abstellens speziell vorgeschlagen, dass eine
Pumpenanordnung oder Flusseinstelleinrichtung durch eine/die Steuerein
richtung ansteuerbar ist, um einen momentanen Betriebsflüssigkeitsfluss zu
den Lamellen-Kupplungsanordnungen einzustellen, und dass die Steuer
einrichtung dafür ausgelegt ist, zum Vorbereiten des Abstellens des Kraft
fahrzeugs oder beim Abstellen des Kraftfahrzeugs bei ausgerückten Kupp
lungsanordnungen für ein vorgegebenes Zeitintervall einen überhöhten
Betriebsflüssigkeitsfluss einzustellen, um die Lamellen der Kupplungs
anordnungen vermittels des Betriebsflüssigkeitsflusses auseinander zu
drücken. Nach diesem Weiterbildungsvorschlag ist vorgesehen, den Be
triebsflüssigkeitsstrom, insbesondere Kühlölstrom, zu den Kupplungsanord
nungen zu deren Kühlung vorübergehend stark anzuheben, um durch
diesen Strom die Lamellen bei geöffneter Kupplungsanordnung ausein
anderzudrücken. Diese Maßnahme kann vorteilhaft sowohl beim Abstellen
des Kraftfahrzeugs mit eingelegten Gängen als auch beim Abstellen des
Kraftfahrzeugs mit ausgelegten Gängen angewendet werden und ist von
allgemeinem Interesse.
Demgemäß wird nach einem weiteren unabhängigen Aspekt (14. Haupta
spekt) der Erfindung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsstrang,
der aufweist: eine Antriebeinheit, ein Getriebe mit einer ersten Getriebeein
gangswelle und einer zweiten Getriebeeingangswelle und eine Kupplungs
einrichtung mit einer ersten Kupplungsanordnung, die der ersten Getrie
beeingangswelle zugeordnet ist, und einer zweiten Kupplungsanordnung,
die der zweiten Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, zur Momentenüber
tragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei die Kupp
lungsanordnungen als Lamellen-Kupplungsanordnungen ausgeführt sind,
denen eine Betriebsflüssigkeit, insbesondere ein Kühlöl, für einen Betrieb
unter Einwirkung der Betriebsflüssigkeit unter Vermittlung einer Pumpen
anordnung zuführbar ist, vorgeschlagen, dass die Pumpenanordnung oder
Flusseinstellanordnung durch eine Steuereinrichtung ansteuerbar ist, um
einen momentanen Betriebsflüssigkeitsfluss zu den Lamellen-Kupplungs
anordnungen einzustellen, und dass die Steuereinrichtung dafür ausgelegt
ist, ein bevorstehendes Abstellen des Kraftfahrzeugs oder ein Abstellen des
Kraftfahrzeugs zu erkennen und in Vorbereitung des Abstellens oder beim
Abstellen bei ausgerückten Kupplungsanordnungen für ein vorgegebenes
Zeitintervall einen überhöhten Betriebsflüssigkeitsfluss einzustellen, um
die Lamellen der Kupplungsanordnungen vermittels des Betriebsflüssigkeits
flusses auseinander zu drücken.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dafür ausgelegt, den überhöhten
Betriebsflüssigkeitsfluss bedarfsweise dann einzustellen, wenn wenigstens
eine Positiv-Bedingung erfüllt oder/und wenigstens eine Negativ-Bedingung
nicht erfüllt ist.
Eine weitere vorteilhafte Maßnahme ist, vor dem Abstellen des Fahrzeugs
die Antriebseinheit kurz auf vergleichsweise hohe Drehzahlen zu bringen
(beispielsweise < 2000 U/min), um durch die dadurch erhöhten Fliehkräfte
die Betriebsflüssigkeit (das Kühlöl) aus den Kupplungsanordnungen zu
schleudern. Es wird speziell vorgeschlagen, dass eine/die Steuereinrichtung
dafür ausgelegt ist, zum Vorbereiten des Abstellens des Kraftfahrzeugs
oder/und beim Abstellen des Kraftfahrzeugs für ein vorgegebenes Zeitinter
vall bei ausgerückten Kupplungsanordnungen die Antriebseinheit bei einer
gegenüber einer Leerlaufdrehzahl deutlich erhöhten Drehzahl zu betreiben,
um durch Fliehkraftwirkung Betriebsflüssigkeit von den Lamellen der Kupp
lungsanordnungen zu entfernen.
Dieser Vorschlag ist sowohl im Zusammenhang mit einem Abstellen des
Kraftfahrzeugs mit eingelegten Gängen als auch im Zusammenhang mit
einem Abstellen des Fahrzeugs mit ausgelegten Gängen vorteilhaft und
überdies von allgemeinem Interesse.
Demgemäß wird nach einem weiteren Aspekt (15. Hauptaspekt) der Erfin
dung für ein Kraftfahrzeug umfassend einen Antriebsstrang, der aufweist:
eine Antriebeinheit, ein Getriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle
und einer zweiten Getriebeeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung
mit einer ersten Kupplungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle
zugeordnet ist, und einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten
Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen
der Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei die Kupplungsanordnungen
als Lamellen-Kupplungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebs
flüssigkeit, insbesondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der
Betriebsflüssigkeit unter Vermittlung einer Pumpenanordnung zuführbar ist,
vorgeschlagen, dass eine der Antriebseinheit zugeordnete Steuereinrich
tung dafür ausgelegt ist, ein bevorstehendes Abstellen des Kraftfahrzeugs
oder ein Abstellen des Kraftfahrzeugs zu erkennen und in Vorbereitung des
Abstellens oder beim Abstellen für ein vorgegebenes Zeitintervall bei
ausgerückten Kupplungsanordnungen die Antriebseinheit bei einer gegen
über einer Leerlaufdrehzahl deutlich erhöhten Drehzahl zu betreiben, um
durch Fliehkraftwirkung Betriebsflüssigkeit von den Lamellen der Kupp
lungsanordnungen zu entfernen.
Für ein besonders effektives Freischleudern der Kupplungsanordnungen
kann die Steuereinrichtung vorteilhaft dafür ausgelegt sein, erst die Zufuhr
von Betriebsflüssigkeit zu den Kupplungsanordnungen zu unterbrechen und
dann für das vorgegebene Zeitintervall die Antriebseinheit bei der gegen
über der Leerlaufdrehzahl deutlich erhöhten Drehzahl zu betreiben.
Ferner kann die Steuereinrichtung vorteilhaft dafür ausgelegt sein, die
Antriebseinheit bedarfsweise dann mit der gegenüber der Leerlaufdrehzahl
deutlich erhöhten Drehzahl zu betreiben, wenn wenigstens eine Positiv-
Bedingung erfüllt oder/und wenigstens eine Negativ-Bedingung nicht erfüllt
ist.
Zur Vorbereitung des Gangeinlegens bzw. Erleichtern des Gangeinlegens
wird vorgeschlagen, dass eine/die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist,
zum Vorbereiten eines Einlegens wenigstens eines Getriebeganges
oder/und beim Einlegen des wenigstens einen Getriebeganges für ein
vorgegebenes Zeitintervall bei wenigstens einer ausgerückten Kupplungs
anordnung oder/und höchstens einem eingelegten Getriebegang die An
triebseinheit bei einer gegenüber einer Leerlaufdrehzahl deutlich erhöhten
Drehzahl zu betreiben, um durch Fliehkraftwirkung Betriebsflüssigkeit von
den Lamellen der Kupplungsanordnungen zu entfernen. So kann nach dem
Motorstart zur Unterstützung des Gangeinlegens, wenn kein Gang einge
legt ist bzw. wurde, die Motordrehzahl erhöht werden, um die auf die
Betriebsflüssigkeit (das Kühlöl) damit erhöhte Fliehkraftwirkung zu nutzen,
um das Lamellenpaket bzw. die Lamellenpakete freizuschleudern und damit
die Schleppmomente zu reduzieren, so dass das Gangeinlegen erleichtert
ist. Dieser Erfindungsvorschlag ist auch von allgemeinem Interesse.
Demgemäß wird nach einem weiteren Aspekt (16. Hauptaspekt) der Erfin
dung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsstrang, der aufweist:
eine Antriebeinheit, ein Getriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle
und einer zweiten Getriebeeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung
mit einer ersten Kupplungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle
zugeordnet ist, und einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten
Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen
der Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei die Kupplungsanordnungen
als Lamellen-Kupplungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebs
flüssigkeit, insbesondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der
Betriebsflüssigkeit unter Vermittlung einer Pumpenanordnung zuführbar ist,
vorgeschlagen, dass eine der Antriebseinheit zugeordnete Steuereinrich
tung dafür ausgelegt ist, ein bevorstehendes Einlegen des wenigstens einen
Getriebegangs oder ein Einlegen des wenigstens einen Getriebegangs zu
erkennen und in Vorbereitung des Einlegens oder/und beim Einlegen für ein
vorgegebenes Zeitintervall bei wenigstens einer ausgerückten Kupplungs
anordnung oder/und höchstens einem eingelegten Getriebegang die An
triebseinheit bei einer gegenüber einer Leerlaufdrehzahl deutlich erhöhten
Drehzahl zu betreiben, um durch Fliehkraftwirkung Betriebsflüssigkeit von
den Lamellen der Kupplungsanordnungen zu entfernen.
Es wird insbesondere daran gedacht, die Antriebseinheit bei ausgerückten
Kupplungsanordnungen oder/und ohne eingelegten Getriebegang bei der
gegenüber der Leerlaufdrehzahl deutlich erhöhten Drehzahl zu betreiben.
Weiterbildend wird vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung dafür ausge
legt ist, erst die Zufuhr von Betriebsflüssigkeit zu den Kupplungsanord
nungen zu unterbrechen und dann für das vorgegebene Zeitintervall die
Antriebseinheit bei der gegenüber der Leerlaufdrehzahl deutlich erhöhten
Drehzahl zu betreiben. Man kann die Steuerinrichtung vorteilhaft dafür
auslegen, die Antriebseinheit bedarfsweise dann mit der gegenüber der
Leerlaufdrehzahl deutlich erhöhten Drehzahl zu betreiben, wenn wenigstens
eine Positiv-Bedingung erfüllt oder/und wenigstens eine Negativ-Bedingung
nicht erfüllt ist.
Zur Unterstützung des Losbrechens der Lamellen wird vorgeschlagen, dass
eine/die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, zur Vorbereitung des Ein
legens eines Getriebegangs bei stehender oder/und laufender Antriebs
einheit vermittels einer vorzugsweise hydraulischen Betätigungseinrichtung
die Kupplungsanordnungen wenigstens einmal, vorzugsweise mehrmals
aufeinanderfolgend im Ein- und Ausrücksinn zu betätigen, um durch mecha
nische Verspannung der Kupplungsanordnungen oder/und Verschiebung
der Lamellen ein Lösen von Lamellen voneinander, die unter Vermittlung
von Betriebsflüssigkeit aneinander haften, zu erreichen oder zumindest zu
unterstützen. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass etwa bei hydraulisch
betätigbaren Kupplungsanordnungen mit in die Kupplungseinrichtung
integrierten hydraulischen Nehmerzylindern durch mehrmaliges Betätigen
der Kolben der beiden Kupplungsanordnungen die Kupplungsanordnungen
verspannt werden und dass leichte Verschiebungen der Lamellen auftreten.
Die Art und Weise der Betätigung der Kupplungsanordnungen spielt im
Zusammenhang mit dem Vorschlag aber letztlich keine Rolle. Die Betäti
gung der Kupplungsanordnungen kann vorteilhaft sowohl bei stehendem
als auch bei laufendem Motor erfolgen. Bereits diese Betätigung kann
ausreichen, um ein Losbrechen der Lamellen zu erreichen. Diese Betätigung
kann vor dem Anlassen des Motors bei einem mit eingelegten Gängen
abgestellten Fahrzeug wie auch bei einem mit ausgelegten Gängen abge
stellten Fahrzeug vorteilhaft durchgeführt werden, und ferner, ggf. bedarfs
weise, nach Anlassen des Motors. Der Vorschlag ist auch unabhängig von
den anderen Aspekten der Erfindung von Interesse.
Demgemäß wird nach einem weiteren Aspekt (17. Hauptaspekt) der Erfin
dung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsstrang, der aufweist:
eine Antriebeinheit, ein Getriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle
und einer zweiten Getriebeeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung
mit einer ersten Kupplungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle
zugeordnet ist, und einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten
Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen
der Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei die Kupplungsanordnungen
als Lamellen-Kupplungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebs
flüssigkeit, insbesondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der
Betriebsflüssigkeit unter Vermittlung einer Pumpenanordnung zuführbar ist,
wobei den Kupplungsanordnungen eine Steuereinrichtung zugeordnet ist,
die dafür ausgelegt ist, die Kupplungsanordnungen vermittels einer vor
zugsweise hydraulischen Betätigungseinrichtung zu betätigen, vorgeschla
gen, dass die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, zur Vorbereitung des
Einlegens eines Getriebegangs bei stehender oder/und laufender Antriebs
einheit vermittels der Betätigungseinrichtung die Kupplungsanordnungen
wenigstens einmal, vorzugsweise mehrmals aufeinanderfolgend im Ein- und
Ausrücksinn zu betätigen, um durch mechanische Verspannung der Kupp
lungsanordnungen oder/und Verschiebung der Lamellen ein Lösen von
Lamellen voneinander, die unter Vermittlung von Betriebsflüssigkeit anein
ander haften, zu erreichen oder zumindest zu unterstützen.
Die Steuereinrichtung kann dafür ausgelegt sein, die Kupplungsanordnun
gen im Ein- und Ausrücksinn im Hinblick auf das Lösen der Lamellen von
einander bedarfsweise dann zu betätigen, wenn wenigstens eine Positiv-
Bedingung erfüllt oder/und wenigstens eine Negativ-Bedingung nicht erfüllt
ist.
Das Voneinanderlösen der Lamellen kann auch dadurch erreicht oder zu
mindest gefördert werden, dass bei laufender Antriebseinheit bewusst
Schwingungen in die Kupplungseinrichtung eingebracht werden. Hierzu
wird speziell vorgeschlagen, dass eine/die Steuereinrichtung dafür ausge
legt ist, durch entsprechende Ansteuerung der laufender Antriebseinheit
auf die Kupplungseinrichtung wirkende Drehungleichförmigkeiten bzw.
Drehzahlungleichförmigkeiten, insbesondere Drehschwingungen, im
Antriebstrang gezielt zu erzeugen, um ein Lösen von Lamellen voneinander,
die unter Vermittlung von Betriebsflüssigkeit aneinander haften, zu errei
chen oder zumindest zu unterstützen. Besonders vorteilhaft ist, wenn diese
Drehzahlungleichförmigkeiten, insbesondere Schwingungen, im Bereich der
Eigenfrequenzen der Kupplungsanordnungen oder/und der Lamellen liegen,
so dass gewissermaßen gezielt auf die aneinander anhaftenden Lamellen
eingewirkt wird. Dieser Weiterbildungsvorschlag ist auch von allgemeinem
Interesse.
Demgemäß wird nach einem weiteren Aspekt (18. Hauptaspekt) der Erfin
dung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsstrang, der aufweist:
eine Antriebeinheit, ein Getriebe mit einer ersten Getriebeeingangswelle
und einer zweiten Getriebeeingangswelle und eine Kupplungseinrichtung
mit einer ersten Kupplungsanordnung, die der ersten Getriebeeingangswelle
zugeordnet ist, und einer zweiten Kupplungsanordnung, die der zweiten
Getriebeeingangswelle zugeordnet ist, zur Momentenübertragung zwischen
der Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei die Kupplungsanordnungen
als Lamellen-Kupplungsanordnungen ausgeführt sind, denen eine Betriebs
flüssigkeit, insbesondere ein Kühlöl, für einen Betrieb unter Einwirkung der
Betriebsflüssigkeit unter Vermittlung einer Pumpenanordnung zuführbar ist,
vorgeschlagen, dass eine der Antriebseinheit zugeordnete Steuereinrich
tung dafür ausgelegt ist, durch entsprechende Ansteuerung der laufender
Antriebseinheit auf die Kupplungseinrichtung wirkende Drehzahlungleichför
migkeiten, insbesondere Drehschwingungen, im Antriebstrang gezielt zu
erzeugen, um ein Lösen von Lamellen voneinander, die unter Vermittlung
von Betriebsflüssigkeit aneinander haften, zu erreichen oder zumindest zu
unterstützen.
Die Steuereinrichtung kann dafür ausgelegt sein, die auf die Kupplungsein
richtung wirkenden Drehzahlungleichförmigkeiten vermittels der Antriebs
einheit bedarfsweise dann zu erzeugen, wenn wenigstens eine Positiv-
Bedingung erfüllt oder/und wenigstens eine Negativ-Bedingung nicht erfüllt
ist.
Im Falle einer als Verbrennungsmotor ausgeführten Antriebseinheit kann die
Steuereinrichtung dafür ausgelegt sein, die auf die Kupplungseinrichtung
wirkenden Drehzahlungleichförmigkeiten durch Zylinderabschaltungen
oderfund nicht einheitliche oder/und wechselnde Versorgung der Zylinder
mit Kraftstoff zu erzeugen. Die gezielt eingebrachten Schwingungen kön
nen also z. B. durch Zylinderabschaltungen erreicht werden, wobei vor
gesehen sein kann, dass immer die gleichen oder abwechselnd verschie
dene Zylinder abgeschaltet werden. Ferner können die Zylinder jeweils mit
unterschiedlichen Mengen an Kraftstoff versorgt werden, um bewusst
Drehungleichförmigkeiten zu erzeugen.
Die Erfindung betrifft ferner einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, ggf. mit
einer zugeordneten Steuereinrichtung, für ein erfindungsgemäßes Kraftfahr
zeug, wobei der Antriebsstrang oder/und die Steuereinrichtung nach we
nigstens einem Aspekt der Erfindung wie vorstehend erläutert ausgebildet
ist.
Die Erfindung betrifft ferner eine Mehrfach-Kupplungseinrichtung, insbeson
dere Doppel-Kupplungseinrichtung, ggf. mit einer zugeordneten Steuer
einrichtung, für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, wobei die Mehrfach-
Kupplungseinrichtung oder/und die Steuereinrichtung nach wenigstens
einem Aspekt der Erfindung wie vorstehend erläutert ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeuggetriebe, insbesondere Last
schaltgetriebe, ggf. mit einer zugeordneten Steuereinrichtung, für ein
erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe (ggf. Doppelkupp
lungs- oder Lastschaltgetriebe) oder/und die Steuereinrichtung nach we
nigstens einem Aspekt wie vorstehend erläutert ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs
oder/und eines Antriebsstrangs oder/und einer Mehrfach-Kupplungsein
richtung oder/und eines Getriebes nach der Erfindung, derart, dass Prob
leme im Zusammenhang mit Schleppmomenten, die bei niedrigen Tempera
turen in der als Lamellen-Kupplungseinrichtung ausgeführten Kupplungsein
richtung auftreten, beherrscht oder zumindest gemildert werden. Das
Verfahren ist vorzugsweise als Steuerverfahren für die Steuereinrichtung
eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs bzw. eines erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs bzw. einer erfindungsgemäßen Mehrfach-
Kupplungseinrichtung bzw. eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuggetrie
bes ausgeführt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert, die einerseits verschiedene Erfindungsvorschläge nach den ver
schiedenen Aspekten der Erfindung unmittelbar beispielhaft ausführen bzw.
bei denen die verschiedenen Erfindungsvorschläge nach den verschiedenen
Aspekten der Erfindung vom Fachmann ohne weiteres durch routinemäßige
Anwendung seiner Fachkenntnisse umgesetzt werden können (beispiels
weise durch entsprechende Programmierung einer einem Getriebe oder/und
einer Kupplungseinrichtung oder/und einer Antriebseinheit des Antriebs
strangs zugeordneten elektrischen Steuereinheit auf Mikroprozessorbasis),
ohne dass es noch erfinderischer Tätigkeit bedarf.
Fig. 1 zeigt in Teilfig. 1a in einer schematischen, beispielhaften
Darstellung eine Grundstruktur eines erfindungsgemäßen
Kupplungssystems mit einer nasslaufenden Doppelkupplung
und in Teilfig. 1b in einer schematischen Darstellung einen
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang samt zu
geordneter, die Antriebseinheit, die Doppelkupplung und ein
Lastschaltgetriebe ansteuernder Steuereinrichtung und zu
gehörigen Betätigungseinrichtungen.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Kupplungssystems.
Fig. 3 zeigt das Kupplungssystem der Fig. 2 in Kombination mit
einem zugeordneten Getriebe.
Fig. 4 zeigt eine Ausgestaltungsmöglichkeit für einen Kühlölkreislauf
des Getriebes der Fig. 3.
Fig. 5 zeigt in der Teilfig. 5a) ein Diagramm, das eine typische Ab
hängigkeit des in einer Lamellen-Kupplungsanordnung auf
tretenden Schleppmoments bei tiefen Temperaturen als Funk
tion der Differenzdrehzahl angibt, und in der Teilfig. 5b) ein
entsprechendes Diagramm, das einen typischen Verlauf des
Schleppmoments bei sehr kleinen Differenzdrehzahlen samt
dem Losbrechmoment im Falle von zusammenklebenden La
mellen angibt.
Fig. 6 zeigt exemplarisch eine typische Getriebe-Synchronisierein
richtung des Stands der Technik.
Fig. 7 zeigt schematisch ein automatisiertes Doppelkupplungsge
triebe samt vorgeschalteter Doppelkupplung.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Schaltablauf
für eine Zug-Rück-Schaltung.
Fig. 1 zeigt in Teilfig. 1a schematisch ein Kupplungssystem 200, das eine
nasslaufende Doppelkupplung 202 mit einer ersten, radial äußeren Kupp
lungsanordnung 206 und einer zweiten, radial inneren Kupplungsanordnung
204 aufweist. Bei den Kupplungsanordnungen 204 und 206 handelt es sich
um nasslaufende Kupplungsanordnungen, beispielsweise um nasslaufende
Lamellen-Kupplungsanordnungen, die auf an sich bekannte Weise jeweils
wenigstens ein Lamellenpaket aufweisen, die beim vorliegenden Ausfüh
rungsbeispiel radial übereinander angeordnet sind und jeweils durch einen
zugeordneten Betätigungskolben eines in die Doppelkupplung integrierten
hydraulischen Nehmerzylinders betätigt werden. Beispiele für derartige
Doppelkupplungen sind z. B. in der DE 100 04 179 A1 und in weiteren
Offenlegungsschriften bzw. Patentanmeldungen der Anmelderin offenbart.
Das Kupplungssystem 200 weist zwei voneinander unabhängige Pumpen,
nämlich eine erste Pumpe 208 und eine zweite Pumpe 209, auf, die vor
zugsweise jeweils durch einen Elektromotor 210 bzw. 211 angetrieben
werden. Die erste Pumpe 208 stellt Druckmedium, insbesondere Drucköl,
bei einem vergleichsweise hohen Druck bereit, der zur Betätigung der
Kupplungsanordnungen 204 und 206 der Doppelkupplung 202 ausreicht.
Zur wahlweisen Betätigung der Kupplungsanordnungen sind diese, genauer
deren hydraulische Nehmerzylinder, jeweils über ein zugeordnetes Ventil
214 bzw. 216 an der Pumpe 208 angeschlossen. Die Pumpe saugt Druck
medium aus einem Reservoir 212 an.
Die zweite Pumpe 209 stellt einen vergleichsweise großen Volumenstrom
an Kühlmedium, insbesondere Kühlöl bereit, das zur Kühlung der Kupp
lungsanordnungen 204 und 206 dient. Die Pumpe 209 saugt das Kühlmedi
um, ggf. Öl, aus einem Reservoir 222 an. Es sei angemerkt, dass es nicht
zwingend ist, dass es sich bei dem Reservoir 222 um ein gegenüber dem
Reservoir 212 gesondertes Reservoir handelt.
Um bei tiefen Temperaturen das Kühlöl schneller auf Betriebstemperatur
bringen zu können, ist auf der Abgabeseite der Pumpe 208 sowie auf der
Abgabeseite der Pumpe 209 ein Umschaltventil 230 bzw. 232 vorgesehen.
Mittels der Ventile kann eine Bypassleitung zum Vorratsbehälter 222 freige
schaltet werden, um durch Umlaufenlassen des Betriebsmediums bzw.
Druckmediums an der Kupplungseinrichtung (Doppelkupplung) 202 vorbei
Wärme in das Öl einzubringen und dieses damit zu erwärmen. Die Auf
wärmzeit zur Erreichung der Betriebstemperatur kann hierdurch deutlich
verkürzt werden und es kann dementsprechend relativ schnell ein Zustand
erreicht werden, in dem in den Kupplungsanordnungen 204 und 206 keine
störenden Schleppmomente auf Grund temperaturbedingt zu hoher Viskosi
tät (zu großer Zähigkeit) mehr auftreten.
Teilfig. 1b zeigt einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit
der Doppelkupplung 202, einer dieser zugeordneten Betätigungseinrichtung
234 (beispielsweise von der in Fig. 2 gezeigten, die Steuerventile 214 und
216 umfassenden Art), einem mittels einer Betätigungseinrichtung 236
automatisiert betätigbaren Lastschaltgetriebe 330 mit zwei koaxial ver
laufenden Getriebeeingangswellen und einer als Verbrennungsmotor ausge
führten Antriebseinheit 238. Die genannten Komponenten sind direkt oder
über die jeweils zugeordnete Betätigungseinrichtung von einer beispiels
weise als ECU oder/und TCU bezeichenbaren Steuereinrichtung 316 steuer
bar. Die Steuereinrichtung 316, die auch als Steuereinheit bezeichenbar ist,
kann aus mehreren miteinander kommunizierenden Teil-Steuereinheiten
bestehen und Signale von diversen Sensoren und Betätigungselementen
erhalten, so etwa von einem Schalthebel 452, der beispielsweise die
Schaltstellungen P (Parkmodus), R (Rückwärtsfahrmodus), N (Neutralmo
dus) und D (Vorwärtsfahrmodus) aufweist, und von einem Bremspedal
450. Ein von der Steuereinrichtung angesteuertes Bremssystem des Fahr
zeugs ist in Fig. 1b mit 454 bezeichnet, und ein von der Steuereinrichtung
ansteuerbarer Anlasser ist in Fig. 1b mit 456 bezeichnet.
Betreffend die Doppelkupplung soll noch darauf hingewiesen werden, dass
diese beispielsweise einer der in der DE 100 04 179 A1 offenbarten Kon
struktionen entsprechen kann.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kupplungs
systems der in Fig. 1 gezeigten Grundstruktur in näheren Einzelheiten.
Gemäß Fig. 2 wird das Kühlöl der Doppelkupplung 202 über einen Wär
metauscher 300 zugeführt, da es beispielsweise im Falle eines längeren
Schlupfbetriebs zu einer merklichen Temperaturerhöhung auch des Öls im
Ölsumpf 212 kommen kann. Durch den Wärmetauscher 300 wird die
Öltemperatur auf einem zur Kühlung der Doppelkupplung hinreichenden
Temperaturniveau gehalten. Da das Kühlöl bei tieferen Temperaturen recht
dickflüssig werden kann und aufgrund des Strömungswiderstands des
Wärmetauschers 300 bei besonders tiefen Temperaturen unter Umständen
nicht mehr genügend Kühlöl die Doppelkupplung erreichen würde bzw. ein
zu hoher Öldruck zu Beschädigungen führen könnte, ist ein beispielsweise
unter Federvorspannung stehendes Bypassventil 302 vorgesehen, das
dann, wenn der Kühlöldruck stromabwärts des Ölkühlers 300 eine vor
gegebene Druckschwelle übersteigt, aufmacht und das Kühlöl am Ölkühler
300 vorbei zur Doppelkupplung durchlässt.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist im Kupplungsbetätigungs-Druck
ölkreis ein ein unter Druck stehendes Gaspolster aufweisender Druckölspei
cher 304 eingebaut, der von der Pumpe 208 über ein Rückschlagventil 306
geladen wird und über das Ventil 214 und das Ventil 216 an den Betäti
gungs-Nehmerzylindern der beiden Kupplungsanordnungen 204 und 206
angeschlossen ist. Der Druckölspeicher 304 sorgt für ein gleichmäßiges
Druckniveau, was insbesondere im Falle einer Ausbildung der Pumpe 208
als Kolbenpumpe zweckmäßig ist, und ermöglicht, dass für die Pumpe 208
eine Pumpe mit besonders kleinem Fördervolumen ausreicht. Das von der
Pumpe 208b pro Zeiteinheit abgegebene Ölvolumen kann also kleiner sein
als das während einer Kupplungsbetätigung pro Zeiteinheit benötigte
Druckölvolumen.
Der Druckölkreis zwischen dem Rückschlagventil 306 und den Ventilen
214 und 216 ist durch ein Druckbegrenzungsventil 308 gegen einen über
mäßig hohen, ggf. zu Beschädigungen führenden Druck des Drucköls
gesichert. Der durch den Füllzustand des Speichers 304 bestimmte Druck
in diesem Druckölkreis wird durch einen Drucksensor 310 erfasst. Ferner
kann den Abgabeseiten der Ventile 214 und 216 eine Drucksensoranord
nung, beispielsweise je ein Drucksensor 311 bzw. 313 für beide Ventile,
zugeordnet sein, die die jenseits der Ventile herrschenden, auf die hydrauli
schen Nehmerzylinder wirkenden Hydraulikdrücke erfasst.
Ein weiteres Druckbegrenzungsventil 312 sorgt dafür, dass der jenseits den
Ventilen 214 und 215 herrschende, auf die hydraulischen Nehmerzylinder
der Kupplungseinrichtungen wirkende Druck einen Maximalwert nicht
übersteigt, beispielsweise um ebenfalls Beschädigungen vorzubeugen. Über
zwei Rückschlagventile 314 und 316 wird erreicht, dass ein Druckbegren
zungsventil ausreicht, um den Betätigungsdruck von beiden hydraulischen
Nehmerzylindern zu überwachen.
Zur Gewährleistung einer guten Regelbarkeit/Steuerbarkeit der Kupplungs
betätigung kann ein jeweiliger Hydrodämpfer 307 bzw. 309 (beispielsweise
umfassend einen federbelasteten Kolben, eine Metallbalgfeder oder der
gleichen) parallel zu den beiden hydraulischen Nehmerzylindern der Kupp
lungseinrichtungen 204 und 206 angeschlossen sein. Durch derartige
Hydrodämpfer werden Druckspitzen im Hydrauliksystem abgedämpft.
Für den Fall, dass bei tiefen Temperaturen, also einer hohen Viskosität des
Öls, der Druck des Kühlöls zur Kühlung der Kupplung nicht ausreicht, etwa
weil die für die Pumpe 209 verwendete hydrodynamische Pumpe keinen
hinreichenden Druck erzeugen kann, ist bei der Anordnung gemäß Fig. 2
ein Ventil 315 vorgesehen, über das ein kleiner Volumenstrom aus dem
von der Pumpe 208 bereitgestellten Druckölstrom abgezweigt werden
kann, um eine Art "Notkühlung" der Kupplungsanordnungen vorzusehen,
wenn dies erforderlich ist. Da die ein Öffnen des Ventils 315 erforderlich
machende hohe Viskosität des Kühlöls nur bei tiefen Temperaturen vor
kommt, bei denen sowieso nur ein geringer Kühlungsbedarf für die Doppel
kupplung besteht, reicht ein relativ kleiner "Notkühlölstrom" aus. Diese
"Notkühlung" ist überdies nur solange erforderlich, bis die Temperatur des
Öls und damit die Viskosität des Öls ausreicht, um eine hinreichende För
derleistung der Kühlölpumpe 209 zu gewährleisten. Anstelle eines Ventils
315 könnte auch eine sogenannte Blende oder Drossel oder dergleichen
vorgesehen sein, über die ständig ein kleiner Volumenstrom aus dem von
der Pumpe 208 bereitgestellten Druckölstrom in den Kühlkreislauf abge
zweigt wird. Ist das das Kühlöl nur im Bedarfsfall abzweigende Ventil 315
vorgesehen, kann die Pumpe 208 eventuell auch kurzfristig in einem Über
lastbetrieb betrieben werden, um in der kurzen Zeitspanne bis zur hinrei
chenden Erwärmung des Öls ausreichend Kühlöl bereitzustellen. Da es sich
in der Regel nur um sehr kurze Bedarfszeiträume handelt, wird die Lebens
dauer der Pumpe 208 dadurch nicht wesentlich verkürzt. Um unabhängig
vom Betriebszustand der Pumpe 209 zu gewährleisten, dass von der
Druckpumpe 208 in den Kühlkreislauf geliefertes Öl nicht zurück in den
Ölsumpf 212 fließt, kann mit der Pumpe 209 ein Rückschlagventil 317 in
Reihe geschaltet, insbesondere der Pumpe nachgeschaltet, sein.
Auch beim Beispiel der Fig. 2 ist das Bypassventil 232 vorgesehen, um bei
tiefen Temperaturen einen Umlaufmodus einstellen zu können, in dem die
Pumpe 209 das Kühlöl an der Doppelkupplung 202 vorbei umwälzt. Man
kann das Ventil auch so ausführen, dass ein Teil des von der Pumpe 209
bereitgestellten Kühlölflusses zur Doppelkupplung 202 geführt wird und
der andere Teil über die Bypassleitung zum Ölsumpf 212 zurückgeführt
wird. Damit ist zumindest ein eingeschränkter Kupplungsbetrieb bzw.
Fahrbetrieb des den Antriebsstrang aufweisenden Kraftfahrzeugs auch im
Umwälzmodus möglich.
Fig. 2 zeigt noch eine elektronische Steuereinheit ECU (Bezugszeichen
316), die in Abhängigkeit von einer jeweiligen Führungsgröße die Steuer/Re
gel-Ventile 214 und 216 betätigt. Es kann ferner vorgesehen sein, dass
der Steuereinheit Messwerte von diversen Sensoren, beispielsweise vom
Drucksensor 310 und anderen Drucksensoren (einschließlich ggf. den
Sensoren 311 und 313), sowie von Temperaturfühlern oder Temperatur
sensoren zugeführt bekommt. Gedacht wird insbesondere an einen oder
mehrere Temperatursensoren, die die Temperatur des Kupplungskühlöl
kreislaufs (Pumpe 209, Kühler 300 oder Bypassventil 302, Kupplungsein
richtung 202, Sumpf 212) erfasst. Ein entsprechender, beispielsweise im
Kupplungsölsumpf 212 angeordneter und die Temperatur des im Kreislauf
umlaufenden bzw. im Sumpf enthaltenen Öls erfassender Sensor 320 ist
schematisch dargestellt. Die elektronische Steuereinheit kann ferner das
auf die Zeiteinheit bezogene Fördervolumen der Pumpe 209 oder/und einen
durchgelassenen Volumenstrom eines im Kreislauf angeordneten Volumen
strom-Einstellventils (nicht dargestellt) steuern oder regeln, beispielsweise
auf Grundlage des vom Sensor 320 erfassten Temperatursignals. Auf diese
Weise kann der Temperaturhaushalt der Kupplungseinrichtung 202 bzw.
des Kupplungskühlölkreislaufs beeinflusst werden. Durch Einstellung des
Umwälzungsgrads im Kühlkreislauf kann Einfluss auf die Abkühlgeschwin
digkeit im Kühler 300 genommen werden (größeres oder kleineres ΔT am
Kühler) und es können turbulente Strömungszustände einerseits oder
laminare Strömungsverhältnisse andererseits ausgenutzt werden.
Der Vollständigkeit halber soll noch darauf hingewiesen werden, dass die
mit 322 und 324 bezeichneten Komponenten in Fig. 2 Ölfilter darstellen.
Alternativ oder zusätzlich können Ölfilter auch auf der Abgabeseite der
jeweiligen Pumpe 208 bzw. 209 vorgesehen sein. Es versteht sich, dass
die elektronische Steuereinheit 216 neben den Steuer-Regel-Ventilen 214
und 216 auch die Ventile 232 und 315 situationsabhängig betätigt.
Um nach dem Starten des Kraftfahrzeugs insbesondere bei tiefen Umge
bungstemperaturen das Kühlöl und damit die Kupplungseinrichtung bzw.
Doppelkupplung 202 auf Betriebstemperaturen zu bringen und insbeson
dere die Zähflüssigkeit des Kühlöls schnell soweit herabzusetzen, dass das
System voll funktionsfähig ist, kann eine elektrische Öl-Erwärmungsanord
nung vorgesehen sein, die beispielsweise wenigstens ein Heizelement 326
im Ölsumpf 212 oder/und wenigstens ein in die Ansaugleitung der Pumpe
209, beispielsweise in den Filter 322, integriertes Heizelement 327 auf
weist. Auch in die Ansaugleitung der Pumpe 208, beispielsweise in den
Filter 224, kann wenigstens ein Heizelement integriert sein. Als Heizele
mente können beispielsweise etwa 30 mm × 50 mm große Heizplättchen
verwendet werden, die auf ihrer Oberfläche eine Art Heizwendel aufweisen
und z. B. eine Heizleistung von ca. 300 W abgeben können. Auch anders
artige Heizelemente, beispielsweise in der Art von Glühkerzen für Dieselmo
toren, sind einsetzbar. Eine andere Möglichkeit ist, eine Wärmeenergiespei
cheranordnung, etwa ein sogenannter Latenzspeicher, vorzusehen.
Durch Integration wenigstens eines Heizelements in einen jeweiligen An
saugtrakt der Kühlölpumpe 209 oder/und der Druckölpumpe 208 kann
gezielt das tatsächlich gepumpte Öl erwärmt werden, ohne dass zwangs
weise das gesamte Ölvolumen erwärmt werden muss. Dementsprechend
wird elektrische Energie gespart. Ferner kann gewährleistet werden, dass
nur vorgewärmtes Öl von der betreffenden Pumpe gepumpt wird.
Fig. 3 zeigt das Kupplungssystem der Fig. 2 (nicht alle Komponenten sind
gezeigt) in Kombination mit einem Doppelkupplungsgetriebe 330. Das
vorzugsweise automatisiert betätigbare Getriebe 330 kann einen eigenen,
gegenüber dem Kühlölkreislauf der Kupplungseinrichtung 202 gesonderten
Kühlölkreislauf aufweisen, beispielweise von der in Fig. 4 dargestellten
Art. Eine von einem Motor 211' angetriebene Ölpumpe 209' saugt Kühlöl
aus einem Reservoir (dem Getriebesumpf) 212' an. Das geförderte Kühlöl
wird normalerweise über einen Kühler 300' den zu kühlenden Komponen
ten des Getriebes 330 zugeführt. Zur Vermeidung von zu hohen Drücken
im Kühlölkreislauf bei tiefen Temperaturen ist ein beispielweise druckbetä
tigtes Bypassventil 302' vorgesehen, das bei Überschreitung einer Druck
schwelle eine den Kühler 300' umgehende Bypassleitung freigibt. Der
Getriebekühlölkreislauf entspricht insoweit dem Kupplungskühlölkreislauf
gemäß Fig. 2 und 3. Der Kühler 300' mit der Bypassleitung kann, wie in
Fig. 4 gezeigt, zwischen der Pumpe 209' und dem Getriebe (ggf. Automa
tik-Getriebe) 330 angeordnet sein. Es ist aber auch denkbar, dass Kühler
und Bypass-Schaltung dem Getriebe bzw. Getriebe-Automat nachgeschal
tet sind. Dem Getriebekühlölkreislauf kann ein Temperatursensor 320' zu
geordnet sein, der die Temperatur des umlaufenden Kühlöls misst und
entsprechende Messwerte beispielsweise an die elektronische Steuereinheit
ECU der Fig. 2 liefert. Gemäß Fig. 3 und 4 ist der Temperatursensor 320'
im Getriebesumpf 212' angeordnet.
In Abweichung von den vorstehenden Ausführungen zu Fig. 3 und 4
kann man für die Doppelkupplung und das Getriebe auch einen gemeinsa
men bzw. situationsabhängig zusammenschaltbaren Kühlölkreislauf vor
sehen, wie dies in der am 17.04.2001 eingereichten deutschen Patentan
meldung Nr. 101 18 756.4 vorgeschlagen wurde. Die Offenbarung dieser
Patentanmeldung wird durch Bezugnahme vollständig in die Offenbarung
der vorliegenden Anmeldung einbezogen.
Anstelle des druckbetätigten Bypassventils 302 im Falle des Kupplungs
kühlölkreislaufs bzw. 302' im Falle des Getriebekühlölkreislaufs kann ein
elektrische betätigbares Umschaltventil, beispielsweise ein 3-2-Wege-Ventil
vorgesehen sein, um bedarfsabhängig bzw. gemäß einer Wärmemanage
ment-Strategie (etwa zum gezielten Erreichen und Halten einer Soll-Be
triebstemperatur) eine den Kühler 300 umgehende Bypassleitung freizuge
ben, so dass das Kühlöl an dem Kühler 300 bzw. 300' vorbei zur Doppel
kupplung 202 bzw. zu den zu kühlenden Getriebekomponenten geführt
wird, bzw. diese Bypassleitung wieder zu sperren.
Die Doppelkupplung 202 kann vorteilhaft nach einem Starten des Kraftfahr
zeugs, beispielsweise im Falle von tiefen Umgebungstemperaturen, mit
definiertem Schlupf betrieben werden, um das Kühlöl möglichst schnell auf
Betriebstemperatur aufzuwärmen. Die Aufwärmung des Kühlöls erfolgt
durch im Schlupfbetrieb an den Lamellen auftretende Reibung. Um eine
Überhitzung des betreffenden Lamellenpakets bzw. der Doppelkupplung zu
vermeiden und die gewünschte Erwärmung des Kühlöls möglichst schnell
zu erreichen, sollte während des Schlupfbetriebs ständig ein bespielsweise
von der Pumpe 209 bereitgestellter Kühlölstrom fließen. Zu näheren Einzel
heiten eines derartigen Schlupfbetriebs, der sowohl bei stehendem als auch
bei fahrendem Fahrzeug stattfinden kann, wird auf den Inhalt der am
15.06.2001 eingereichten deutschen Patentanmeldung Nr. 101 28 856.5
verwiesen. Der Offenbarungsgehalt dieser älteren deutschen Patentanmel
dung wird durch Bezugnahme vollständig in die Offenbarung der vorliegen
den Anmeldung einbezogen.
Die insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen bei einem etwa im
freien abgestellten Kraftfahrzeug auftretende hohe Viskosität eines ver
wendeten Kühlöls kann durchaus erhebliche Probleme verursachen. Durch
die bei tiefen Temperaturen (etwa Öltemperaturen kleiner als 0°C) auf
tretende erhöhte Zähigkeit des Öls können in den Lamellen-Kupplungs
anordnungen sehr hohe Schleppmomente auftreten (bis zu Werten größer
als 25 Nm) gegenüber bei Betriebstemperatur (ca. 90°C) auftretenden
Schleppmomenten beispielsweise kleiner als 2 Nm. Ferner können auf
Grund von durch zwischen den Lamellen befindliches Öl zusammenkleben
den Lamellen Losbrech- bzw. Loslösmomente bis über 50 Nm auftreten. In
Folge der hohen Schlepp- bzw. Losbrechmomente kann ein Einlegen eines
Ganges praktisch unmöglich werden, weil herkömmliche Synchronisier
einrichtungen des Getriebes nicht für die Überwindung derartig hoher
Momente ausgelegt sind. Kann man keine Gänge einlegen bzw. nicht
schalten, so ist eine Bewegung des Kraftfahrzeugs nicht möglich.
Fig. 5a zeigt einen typischen bzw. exemplarischen Verlauf des bei tiefen
Temperaturen in der Kupplungseinrichtung auftretenden Schleppmoments
auf Grund von zwischen den Lamellen befindlichem Kühlöl entsprechend
hoher Viskosität als Funktion der Differenzdrehzahl Δn zwischen Eingangs
seite und Ausgangsseite der betreffenden Kupplungsanordnung. Fig. 5b
zeigt das bei tiefen Temperaturen auftretende Losbrechmoment auf Grund
von zusammenklebenden Lamellen und den Übergang zum Schleppmoment
gemäß Fig. 5a. Ergänzend wird auf den Aufsatz "Schleppmomente an
nasslaufenden Lamellenbremsen" von N. Holzer und D. Frey, Friedrichs
hafen, sowie B. Matthes, Heidelberg, in VDI BERICHTE 1323, Seiten 469
bis 489 auf Grund einer Tagung der VDI-Gesellschaft Entwicklung Kons
truktion Vertrieb am 03. und 04.03.1997 in Fulda "Kupplungen in An
triebssystemen '97" verwiesen.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel für eine herkömmliche Einkonus-Synchroniserung
nach dem System Borg-Warner (ZF) mit einem nadelgelagerten Losrad A,
einem Kupplungskörper B mit Schaltverzahnung und Reibkonus, einem
Hauptfunktionsträger - Synchronring C mit Gegenkonus und Sperrverzah
nung, einem Synchronkörper D mit Innenverzahnung für den Formfluss mit
einer Getriebewelle und Außenverzahnung für die Schaltmuffe, eine Druck
feder E, einem Kugelbolzen 15 einem Druckstück G und einer Schaltmuffe
H mit Klaueninnenverzahnung. Würde man versuchen, bei stehendem
Kraftfahrzeug und nicht laufendem Motor einen Gang einzulegen, so kann
es passieren, dass das Einlegen des Ganges daran scheitert, dass die
Schaltverzahnung des Kupplungskörpers des jeweiligen Gangrats mit den
Zahnflanken des zugehörigen Gegenrads der Schaltmuffe der Synchron
einrichtung zusammentrifft, so dass die Verzahnungen nicht in Mitnahme
eingriff treten können. Das Einlegen eines Ganges ist also nur dann mög
lich, wenn die Schaltverzahnung des Kupplungskörpers auf die Zahn
zwischenräume des zugehörigen Gegenrads trifft. Damit ist es bei her
kömmlicher Ausbildung der zugeordneten Aktuatorik kein echter Lösungs
ansatz, wenn man daran denken sollte, zur Vermeidung des Einlegepro
blems bei tiefen Temperaturen auf Grund nicht für die Überwindung der
Schleppmomente ausgelegten Synchronsiereinrichtungen einen Anfahrgang
bei stehendem Kraftfahrzeug im Zustand noch nicht laufender Antriebs
einheit einzulegen.
In Fig. 7 ist ein Doppelkupplungsgetriebe 330 schematisch dargestellt, dass
sieben Gänge, nämlich sechs Vorwärtsgänge G1, G2, G3, G4, G5 und G6
und ein Rückwärtsgang R aufweist: Den Vorwärtsgängen ist jeweils ein
Zahnradpaar, bestehend aus einem Antriebsrad 400-1, 400-2, 400-3, 400-4,
400-5 und 400-6 und einem Abtriebsrad 402-1, 402-2, 402-3, 402-4,
402-5 und 402-6, zugeordnet. Der Rückwärtsgang R weist zusätzlich zu
einem Antriebsrad 400-R und einem Abtriebsrad 402-R ein die Drehrich
tung umkehrendes Zwischenrad 404 auf, das mit dem Antriebsrad 400-R
und dem Abtriebsrad 402-R kämmt. Die den Gängen G2, G4 und G6 zu
geordneten Antriebsräder sind drehfest mit einer radial äußeren Getrie
beeingangswelle 406 verbunden und die den Gängen G1, G3, G5 und R
zugeordneten Antriebsräder sind drehfest mit einer radial inneren Getrie
beeingangswelle 408 verbunden. Die jeweiligen Abtriebsräder sind drehbar
auf einer Getriebeausgangswelle 410 gelagert und mit dieser zur Schaltung
der Gänge über zugeordnete Schalt- und Synchronisiervorrichtungen 412a,
412b, 412c und 412d drehfest verbindbar. Die Schalt- und Synchronsier
vorrichtungen 412a, 412c und 412d sind doppelseitig wirksam ausgebil
det, d. h., dass durch diese jeweils alternativ einer von zwei Gängen schalt
bar ist, im Falle der Synchronisiervorrichtung 412a der erste Vorwärtsgang
G1 oder der Rückwärtsgang R, im Falle der Synchronisiervorrichtung 412c
der dritte Vorwärtsgang G3 oder der fünfte Vorwärtsgang G5 und im Falle
der Synchronsiervorrichtung 412d der vierte Vorwärtsgang G4 oder der
sechste Vorwärtsgang G6. Die Synchronisiervorrichtung 412b hingegen ist
nur einseitig wirksam ausgebildet und dient zum Schalten nur des zweiten
Vorwärtsgangs G2.
Wie aus der schematischen Figur ersichtlich bzw. schon erwähnt, sind die
Getriebeeingangswellen 406 und 408 koaxial zueinander angeordnet, und
es sind die ungeradzahligen Gänge G1, G3 und G5 und der Rückwärtsgang
R der zentral angeordneten Getriebeeingangswelle 408 und die geradzah
ligen Gänge G2, G4 und G6 der als Hohlwelle ausgebildeten Getriebeein
gangswelle 406 zugeordnet. Die beiden Getriebeeingangswellen stehen
jeweils mit nur einer der Kupplungsanordnungen 204 und 206 in Verbin
dung, beispielsweise die Getriebeeingangswellen 406 mit der Ausgangs
seite der Kupplungsanordnung 206 und die Getriebeeingangswelle 208 mit
der Ausgangsseite der Kupplungsanordnung 204. Die Eingangsseiten der
beiden Kupplungsanordnungen stehen jeweils mit der Abtriebswelle der
Antriebseinheit, beispielsweise ein Verbrennungsmotor, in Verbindung.
Während des normalen Fährbetriebs ist einer der Getriebegänge eingelegt
und die diesem zugeordnete Kupplungsanordnung geschlossen. Bei einem
Schaltvorgang wird zuerst ein Zielgang, beispielsweise der nächsthöhere
oder nächstniedrige Vorwärtsgang, geschaltet und dann erfolgt vorzugs
weise die an sich bekannte Überschneidungsschaltung, bei der das An
triebsmoment von der einen zur anderen Getriebeeingangswelle verlagert
wird, um ein zugkraftunterbrechungsfreies Schalten vorzusehen.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Doppelkupplungsgetriebe 330
als automatisiertes Schaltgetriebe ausgebildet. Dazu ist den Schalt- und
Synchronisiervorrichtungen 412a bis 412d jeweils ein beispielsweise elek
tromotorischer Schaltstellantrieb 414a, 414b, 414c bzw. 414d zugeordnet,
die auf die jeweilige Schalt- und Synchronisiervorrichtung wirken, beispiels
weise durch eine kraft- oder/und formschlüssige Betätigungsverbindung.
Durch die Schaltstellantriebe können die Schalt- und Synchronisiervor
richtungen in axialer Richtung bewegt und mit Stellkräften beauftragt
werden, wie durch die Doppelpfeile angedeutet ist. An 29730 00070 552 001000280000000200012000285912961900040 0002010148424 00004 29611den Abtriebsrädern
und den Schalt- und Synchronisiervorrichtungen sind Mitnahmeformationen
416 und 418 schematisch dargestellt, die zur Kopplung des jeweiligen
Abtriebsrads mit der Getriebeausgangswelle 410 in gegenseitigen Eingriff
treten.
Die Schaltstellantriebe sind über zugeordnete Steuerleitungen mit der
Steuereinrichtung 316 verbunden und durch diese ansteuerbar. Eine Dreh
zahl der Getriebeausgangswelle bzw. Getriebeabtriebswelle 410 kann durch
einen Drehzahlsensor 420 detektiert werden. Es können ferner noch einer
jeweiligen der beiden Getriebeingangswellen zugeordnete und deren Dreh
zahl erfassende Drehzahlsensoren 422 und 424 vorgesehen sein, so dass
dis Steuereinrichtung 316 ggf. Informationen über alle drei Drehzahlen
erhält. Eine andere, alternativ oder zusätzlich vorzusehende Möglichkeit ist,
dass die Drehzahl der Abtriebswelle der Antriebseinheit durch einen mit der
Steuereinrichtung verbundenen Drehzahlsensor erfasst wird.
Zur Erleichterung des Einfegens von Gängen bei einem mit ausgelegten
Gängen abgestellten Kraftfahrzeug sind die die Betätigungsverbindungen
herstellenden, beispielsweise in der Art von Schaltgabeln ausgeführten
Verbindungs- und Betätigungselemente zwischen den Schalt- und Syn
chronisiervorrichtungen und dem jeweiligen Schaltstellantrieb elastisch
ausgeführt, beispielsweise mit einem jeweiligen Federabschnit 430. Wird
bei stehendem Kraftfahrzeug und noch nicht laufendem Motor durch einen
entsprechenden Befehl von der Steuereinrichtung 316 ein Schaltstellan
trieb, beispielsweise der Schaltantrieb 414a, im Sinne eines Einlegens des
ersten Gangs oder des Rückwärtsgangs betätigt, so wird entweder un
mittelbar der Gang eingelegt, sofern die Mitnahmeformationen des betref
fenden Abtriebsrads und die zugeordneten Mitnahmeformationen der be
treffenden Schalt- und Synchronisiervorrichtung in gegenseitigen Eingriff
treten (also, wenn beispielsweise die Zähne der einen Verzahnung auf die
Zahnzwischenräume der anderen Verzahnung treffen), oder der Gang wird
nicht eingelegt, wenn die sogenannten Mitnahmeformationen nicht in
gegenseitigen Eingriff treten können.
Ist ein derartiger Eingriff nicht möglich (etwa weil die Zähne der einen
Verzahnung auf die Zähne der anderen Verzahnung treffen), so wird der als
Kraftspeicher dienende Federspeicher 430 gespannt. Wird nun der Anlasser
bei geöffneten Kupplungen betätigt, so wird unter der Voraussetzung tiefer
Temperaturen, also des Auftretens von Losbrech- oder/und Schleppmomen
ten in den Kupplungsanordnungen, den kupplungs- bzw. motorseitigen
Zahnrädern eine Drehbewegung erteilt, weil der Antriebsstrang auf Grund
der Losbrech- bzw. Schleppmomente trotz geöffneter Kupplungsanord
nungen nicht vollständig vom Motor getrennt ist. Die Zahnräder auf der
Getriebeabtriebsseite stehen hingegen, da eine Parksperre eingelegt ist
oder/und das Fahrzeug bei entriegelter Parksperre steht. Es kommt damit zu
einer Relativ-Drehbewegung zwischen den Abtriebsrädern einerseits und
den zugeordneten Schalt- und Synchronisiervorrichtungen, die diese in eine
relative Drehstellung bringt, in der die Mitnahmeformationen in gegenseiti
gen Eingriff treten (etwa weil die Zähne der einen Verzahnung auf die
Zahnzwischenräume der anderen Verzahnung treffen). Damit ist ein Ein
legen eines Gangs im Falle eines mit ausgelegten Gängen abgestellten
Kraftfahrzeugs auch bei tiefen Temperaturen möglich.
Alternativ oder zusätzlich können die Schaltstellantriebe auch dafür ausge
bildet sein, für kurze Zeiträume gegenüber normalen Stellkräften vergrößerte
Stellkräfte aufzubringen, die im Dauerbetrieb die Schalt- und Synchronisier
vorrichtungen übermäßig belasten würden, aber für spezielle Situationen
(wie etwa eine hohe Viskosität des den Lamellen-Kupplungsanordnungen
zugeordneten Kühlöls auf Grund niedriger Temperatur) vorteilhaft ein Gang
einlegen bzw. Gangwechseln ermöglichen. Eine gewisse Reduzierung der
Lebensdauer der Schalt- und Synchronisiervorrichtungen könnte man not
falls in Kauf nehmen, da derartige Situationen in der Regel nur selten
vorkommen werden. Überdies kann die Steuereinrichtung 316 dafür ausge
legt sein, die überhöhten Betätigungskräfte nur für kurze Zeitintervalle und
unter bestimmten Bedingungen einzustellen, so dass in der Praxis keine
nennenswerte Verkürzung der Lebensdauer der Schalt- und Synchronisier
vorrichtungen eintreten wird.
Die Steuereinrichtung 316 kann auch einen Betätigungsmodus aufweisen,
in dem beim Schalten von einem Ausgangsgang zu einem Zielgang die dem
Zielgang zugeordnete Getriebeeingangswelle nicht nur durch die dem
Zielgang zugeordnete Schalt- und Synchronisiervorrichtung, sondern auch
durch eine andere Schalt- und Synchronisiervorrichtung, die an sich dafür
vorgesehen ist, beim Schalten zu einem der gleichen Getriebeeingangswelle
zugeordneten, vom Zielgang verschiedenen Gang tätig zu werden. Bei
spielsweise könnte zur Vorbereitung und beim Einlegen des ersten Gangs
G1 nicht nur die Schalt- und Synchronisiervorrichtung 412a sondern zu
sätzlich auch die Schalt- und Synchronisiervorrichtung 412c betätigt wer
den, damit diese Vorrichtungen gemeinsam die Getriebeingangswelle 40B
einer Drehzahl zumindest anzunähern, die der momentanen Fahrzeugge
schwindigkeit unter Berücksichtigung der Getriebeübersetzung im Zielgang
(im Beispielsfall der erste Gang) entspricht. Umgekehrt kann zum Einlegen
des dritten Gangs G3 oder des fünften Gangs G5 neben der Schalt- und
Synchronisiervorrichtung 412c zusätzlich die Schalt- und Synchronisiervor
richtung 412a in diesem Sinne betätigt wird. Entsprechendes gilt für die
der Getriebeeingangswelle 406 zugeordneten Gänge G2, G4 und G6. Es
können jeweils zwei Schalt- und Synchronisiervorrichtungen (412b und
412d) bzw. (412a und 412c) in diesem Sinne gleichzeitig betätigt werden.
Es ist allerdings Sorge zu tragen, dass nicht versehentlich der falsche Gang
eingelegt wird. Dies kann beispielsweise dadurch vermieden werden, dass
die Steuereinrichtung 316 die Drehzahl der betreffenden Getriebeeingangs
welle und der Getriebeausgangswelle 420 (oder/und der Abtriebswelle der
Antriebseinheit) unter Berücksichtigung der Getriebeübersetzungen, ins
besondere der Getriebeübersetzung des nicht einzulegenden Gangs, mitein
ander vergleicht und vor Erreichen des Synchronpunktes des nicht ein
zulegenden Gangs die auf die diesem nicht einzulegenden Gang zugeord
nete Schalt- und Synchronsiervorrichtung wirkende Betätigungskräfte
aufhebt oder zumindest hinreichend reduziert.
Durch die an der dem nicht einzulegenden Gang zugeordneten Schalt- und
Synchronisiervorrichtung auftretende Reibarbeit kann auch bei tiefen Tem
peraturen trotz in der Kupplungseinrichtung 202 auftretenden Schlepp
momenten ein Gang eingelegt werden bzw. von einem Ausgangsgang zu
einem Zielgang geschaltet werden.
Die Steuereinrichtung 316 ist vorteilhaft dafür ausgelegt, über die Schalt
stellantriebe gleichzeitig wenigstens zwei Gänge einzulegen. Es wird ins
besondere daran gedacht, dass eine Parksperre dadurch realisiert ist, dass
auf der gleichen Getriebeeingangswelle zwei Getriebegänge eingelegt
werden. Diese Maßnahme ist an sich aus der DE 199 50 696 A1 bekannt.
Vorteilhaft können aber auch wenigstens ein Gang auf der einen Getrie
beingangswelle und wenigstens ein Gang auf der anderen Getriebeein
gangswelle eingelegt werden, wobei vorzugsweise wenigstens ein Vor
wärtsgang und der Rückwärtsgang zu den eingelegten Gängen gehören.
Diese Gänge werden vorzugsweise vollautomatisch durch die Steuereinrich
tung eingelegt, wenn das Kraftfahrzeug abgestellt wird. Soll dann wieder
losgefahren werden, so könnte es sein, dass auf Grund zu niedriger Außen
temperaturen große Schleppmomente in der Kupplungseinrichtung auf
treten, so dass kein Gang mehr eingelegt werden kann (es sei denn, dass
die obigen Vorschläge realisiert sind). Sind hingegen, wie hier vorgeschla
gen, der Rückwärtsgang auf der einen Getriebeeingangswelle und wenigs
tens ein Vorwärtsgang auf der anderen Getriebeeingangswelle eingelegt, so
kann durch Einkuppeln der einen und Ausgekuppelthalten bzw. Auskuppeln
der anderen Kupplungsanordnung entweder der Vorwärtsgang oder der
Rückwärtsgang zum Anfahren aktiviert werden. Für viele Situationen wird
es auch ausreichen, wenn nur ein Gang, etwa der Vorwärtsgang, eingelegt
wird, vorzugsweise automatisch durch die Steuereinrichtung 316.
Abgesehen von dem Aspekt der Parksperre macht es durchaus auch in
anderer Hinsicht Sinn, auf wenigstens einer der Getriebeeingangswellen,
vorzugsweise auf beiden Getriebeeingangswellen, mehrere Gänge einzule
gen, wenn das Kraftfahrzeug abgestellt wird. Dies ermöglicht nämlich zum
Anfahren eine Auswahl aus mehreren Gängen. Es sind dann alle nicht
benötigten Gänge auszulegen, beispielsweise alle Vorwärtsgänge bis auf
einen Anfahrgang und den Rückwärtsgang.
Um beim Anlassen des Motors eine unkontrollierte Bewegung des Kraft
fahrzeugs auf Grund wenigstens eines eingelegten Gangs und der bei tiefen
Temperaturen auftretenden Schleppmomente bzw. Losreismomente in der
Kupplungseinrichtung zu vermeiden, ist vorzugsweise eine Sicherheits
funktionalität der Steuereinrichtung 316 vorgesehen. Die Steuereinrichtung
316 kann beispielsweise ein Starten des Motors nur dann zulassen, wenn
gleichzeitig die Fußbremse 450 (vgl. Fig. 1b) betätigt wird. Das Starten
oder nicht Starten kann auch von der momentanen Stellung des Schalt
hebels 452 abhängig gemacht werden, beispielsweise ein Starten nur im
Parkmodus P erlaubt werden.
Ferner ist es aus Sicherheitsgründen vorteilhaft, wenn die Sicherheitsfunk
tionalität die Aufhebung des Parkmodus, in dem beispielsweise zwingend
eine Parksperre aktiviert ist, und den Wechsel in den Rückwärtsfahrmodus
R bzw. den Vorwärtsfahrmodus D trotz entsprechender Betätigung des
Schalthebels 452 nur dann zulässt, wenn gleichzeitig die Fußbremse 450
betätigt wird. Hierdurch wird verhindert, dass es zu einer unkontrollierten
Bewegung des Kraftfahrzeugs kommt, wenn die Parksperre ausgelegt bzw.,
im Falle von noch nicht eingelegten Gängen, ein Vorwärts-Anfahrgang oder
der Rückwärtsgang eingelegt wird. Eine andere Möglichkeit ist, dass das
Aufheben des Parkmodus bzw. - im Falle von noch nicht eingelegten Gän
gen - das Einlegen eines Gangs mit einer Betätigung des Fahrzeug-Brems
systems 454 zwangsgekoppelt ist. Trotz nicht betätigtem Bremspedal wird
dann automatisch dafür gesorgt, dass die Fahrzeugbremsen betätigt wer
den, um eine unkontrollierte Bewegung des Fahrzeugs zu vermeiden.
Man kann vorsehen, dass auf Grundlage der in der Kupplungseinrichtung
auftretenden Schleppmomente eine Fahrzeug-Kriechfunktion bereitgestellt
wird. Hierzu kann die Steuereinrichtung 316 eine entsprechende Kriech-
Funktionalität aufweisen.
Vorzugsweise ist eine Kompensation der auf die Fahrzeugräder wirkenden
Kupplungs-Schleppmomente zu Null oder einem Kriechwert oder einem
Berghaltewert (im Fall einer Fahrzeug-Berghaltefunktion) vorgesehen, und
zwar beispielsweise vermittels des Fahrzeug-Bremssystems oder/und
vermittels einer aufeinander abgestimmten Betätigung der beiden Kupp
lungsanordnungen in dem Falle, dass auf der der einen Kupplungsanord
nung zugeordneten Getriebeeingangswelle ein Vorwärtsgang und auf der
der anderen Kupplungsanordnung zugeordneten Getriebeeingangswelle der
Rückwärtsgang eingelegt ist. Allgemein gesprochen, kann mittels des
Fahrzeug-Bremssystems oder durch entsprechende Betätigung wenigstens
einer der Kupplungsanordnungen ein an den Fahrzeugrädern wirksames
Antriebsmoment auf Grund von Kupplungs-Schleppmomenten oder/und
Kupplungs-Lamellenhaftmomenten zu Null oder einem Sollwert kompensiert
werden, indem die Steuereinheit 316 das Fahrzeugbremssystem 454
oder/und die Kupplungseinrichtung 202 bzw. die betreffende Kupplungs
anordnung entsprechend ansteuert.
Es wird im Folgenden noch einmal auf den Zustand Bezug genommen, bei
dem gleichzeitig ein Vorwärtsgang und gleichzeitig ein Rückwärtsgang
eingelegt sind. Vorzugsweise können diese Gänge beim Anfahren und beim
anschließenden Fahren des Kraftfahrzeugs eingelegt bleiben, und es kann
durch gegenläufige Betätigung der beiden Kupplungsanordnungen zwischen
dem Vorwärtsgang und dem Rückwärtsgang gewechselt werden, ohne
dass es einer Betätigung des Getriebes bedarf. So lange der Rückwärts
gang eingelegt ist, sollte durch eine Sicherheitsfunktionalität der Steuer
einrichtung 316 dafür gesorgt werden, dass eine maximale Fahrzeugge
schwindigkeit nicht überschritten wird. Man kann aber auch ein automati
sches Auslegen des Rückwärtsgangs für den Fall vorsehen, dass die Fahr
zeuggeschwindigkeit einen Schwellenwert übersteigt.
Die Steuereinrichtung 316 kann vorteilhaft einen Aktiv-Synchronisiermodus
aufweisen, in dem durch entsprechende Ansteuerung des Motors (allge
mein der Antriebseinheit) oder/und durch entsprechende Betätigung der
Kupplungsanordnungen die Drehzahl der dem Zielgang zugeordneten Ge
triebeeingangswelle dem Synchronverhältnis des Zielgangs zumindest
angenähert, vorzugsweise die Drehzahl dieser Getriebeeingangswelle auf
das Synchronverhältnis des Zielgangs gebracht wird, um dann das Einlegen
des Zielgangs zu erleichtern bzw. zu ermöglichen. Die Schalt- und Syn
chronisiervorrichtungen werden dann entsprechend geschont, und es
bedarf nicht unbedingt des Einsatzes von mehreren Schalt- und Synchroni
siervorrichtungen gleichzeitig, und es kann auch auf das Einlegen eines
Ganges unter Ausnutzung einer Vorspannung der Betätigungsverbindung
zwischen der betreffenden Schalt- und Synchronisiervorrichtung und dem
zugeordneten Schaltstellantrieb verzichtet werden. Eine Zugkraftunter
brechung während des Schaltens ist bei diesem Aktiv-Synchronsiermodus
in Kauf zu nehmen.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel für einen Schaltablauf bei einer Zug-Rückschaltung,
der ein zugkaltunterbrechungsfreies Rück-Schalten ermöglicht, ohne dass
an den Schalt- und Synchronisiervorrichtungen zur Synchronisierung der
dem Zielgang zugeordneten Getriebeeingangswelle übermäßige Reibarbeit
geleistet werden muss, selbst bei großen Schleppmomenten in der Kupp
lungseinrichtung.
Der Fig. 8 liegen die folgenden Annahmen und die folgende Nomenklatur zu
Grunde:
Es wird auf Getriebeeingangswellen 1 und 2, Kupplungen 1 und 2 und
Gänge 1 und 2 Bezug genommen. Die Getriebeeingangswelle 1 kann die
Getriebeeingangswelle 406 und die Getriebeeingangswelle 2 kann die
Getriebeeingangswelle 408 sein, oder umgekehrt. Dementsprechend kann
die Kupplung 1 der Kupplungsanordnung 204 und die Kupplung 2 der
Kupplungsanordnung 206 entsprechen, oder umgekehrt. Gang 1 ist ein der
Getriebeeingangswelle 1 zugeordneter Gang (der Ausgangsgang) und Gang
2 ist ein der Getriebeeingangswelle 2 zugeordneter Gang (der Zielgang). Es
wird in einem Zug-Betriebszustand von einem größeren, der Getriebeein
gangswelle 1 zugeordneten Gang 1 zu einem kleineren, der Getriebeein
gangswelle 2 zugeordneten Gang 2 geschaltet.
Bei der Schaltungsart Zug-Rück liefert der Motor ein positives Moment an
das Getriebe. Dieses Moment wird über die Getriebeeingangswelle 1 über
tragen. Die Kupplung 1 ist mit der Getriebeeingangswelle 1 verbunden, die
Kupplung 2 ist mit der Getriebeeingangswelle 2 verbunden. Im Ausgangs
zustand ist die Kupplung 1 vollständig geschlossen und befindet sich somit
in Überanpressung. Die Kupplung 2 ist beim gezeigten Beispiel im Aus
gangszustand offen. Die Getriebeeingangswelle 1 dreht sich damit im
Ausgangszustand mit der Motordrehzahl. Auf der Getriebeeingangswelle 1
ist ein Gang eingelegt, so dass Kraftfluss zwischen der Getriebeeingangs
welle 1 und der Getriebeausgangswelle hergestellt ist.
Ein bevorzugter, fünf Schaltphasen umfassender Schaltablauf ist in Fig. 8
schematisch dargestellt. Die Phasen sind in Fig. 8 durch arabische Ziffern
1 bis 5 in Kreisen bezeichnet und werden im Folgenden als Phasen I bis V
angesprochen. Mögliche Varianten und Ausgestaltungen der Schaltphasen
sind in der Figur gestrichelt dargestellt. Zur Unterscheidung der verschiede
nen Kurven und Kurvenabschnitte sind diese mit den Kennungen NMo für
die Motordrehzahl, NG1 für die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 1, NG2
für die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 2, MMo für das Motormoment,
MK1 für das Moment der Kupplung 1 und MK2 für das Moment der Kupplung
2 versehen. Ein sich aus der positiven Längsbeschleunigung (vgl. unterstes
Teildiagramm) des Kraftfahrzeugs ergebender, die Änderung der Fahrzeug
geschwindigkeit repräsentierender zusätzlicher Beitrag zu den Änderungen
der Drehzahlen ist in dem Teildiagramm für die Drehzahlen nicht berück
sichtigt. Ferner wurde der Einfachheit halber von einem an sich (ohne
-aktiven Eingriff in die Motorsteuerung) über der Motordrehzahl konstant
bleibenden Motormoment ausgegangen. Der Schaltvorgang gerechnet vom
Beginn der Schaltphase I bis zum Ende der Schaltphase V könnte beispiels
weise etwa 0,5 s bis 1 s dauern.
Wäre in Abweichung von den oben gemachten Annahmen und der Dar
stellung im Diagramm in Fig. 8 die Kupplungsanordnung 2 zu Beginn eben
falls vollständig geschlossen, so könnte diese zur Einleitung des Schaltvor
gangs in Phase I vollständig geöffnet werden.
In Phase II wird das Kupplungsmoment der Kupplung 1, MK1, auf das in
Phase I gültige Moment des Motors abgesenkt. Das Antriebsmoment des
Motors wird vergrößert und die Kupplung 2 wird leicht eingerückt, so dass
nun das Motormoment größer als das Moment der Kupplung 1 ist, so dass
Kupplungsschlupf auftritt und die Motordrehzahl ansteigt, bis gegen Ende
der Phase II eine Drehzahl über der Synchrondrehzahl des Zielgangs 2
erreicht wird. Durch das leichte Einkuppeln der Kupplung 2 wird die Getrie
beeingangswelle 2 hoch beschleunigt, so dass sich deren Drehzahl der
Synchrondrehzahl des Zielgangs annähert. Am Ende der Phase II wird der
Zielgang (Gang 2) eingelegt, so dass unter Mitwirkung der dem Zielgang
zugeordneten Synchronsiervorrichtung des Getriebes die Getriebeeingangs
welle 2 die Synchrondrehzahl des Zielgangs erreicht und es damit zum
Einlegen des Zielgangs kommt.
In Phase III wird nach Erreichen der gewählten Motordrehzahl über der
Drehzahl der Getriebeeingangswelle 2 das Motormoment wieder auf das
ursprüngliche Moment abgesenkt, um ein weiteres Ansteigen der Motor
drehzahl zu verhindern. Die Kupplung 1 befindet sich im Schlupf und eine
gewählte Schlupfdrehzahl zwischen der Getriebeeingangswelle 1 und der
Motordrehzahl wird vermittels der Kupplung 1 eingeregelt. Die Kupplung 2
wird gesteuert geschlossen. Dadurch wird ein geregeltes Öffnen der Kupp
lung 1 ausgelöst, da die vorher gewählte Schlupfdrehzahl nur konstant
gehalten werden kann, wenn die Summe der Momente, die von den beiden
Kupplungen auf die Getriebeeingangswellen und damit - unter Vermittlung
des Getriebes - auf die Getriebeausgangswelle übertragen wird, konstant
gleich dem gewählten Motormoment ist. Die Kupplung 2 übernimmt immer
mehr Motormoment, bis die Kupplung 1 vollständig geöffnet ist. Die Kupp
lung 2 kann jetzt das komplette Motormoment übertragen und wird nicht
weiter geschlossen. An Stelle eines gesteuerten Schließens der Kupplung
2 und eines geregelten Öffnens der Kupplung 1 könnte man auch ein
gesteuertes Öffnen der Kupplung 1 und ein geregeltes Schließen der Kupp
lung 2 vorsehen.
In Phase IV wird durch ein Absenken des Motormoments unter das Kupp
lungsmoment die Motordrehzahl auf die Drehzahl der Getriebeeingangs
welle 2 heruntergezogen. In Phase V wird dann die Kupplung II vollständig
geschlossen. Die Kupplung 1 kann ebenfalls geschlossen werden, was zum
Ansteigen der Drehzahl NG1 der Getriebeeingangswelle 1 auf das Niveau der
Getriebeeingangswelle 2 führt. Das Motormoment wurde beim Schaltablauf
gemäß Diagramm schon am Ende der Phase IV auf den ursprünglichen
Wert zurückgeführt.
In Phase II ist noch eine Variante gezeigt, nach der das Moment der Kupp
lung 1 nicht ganz auf den Wert des anfänglichen Motormoments reduziert
wird, um einen unerwünschten negativen Zwischenbeschleunigungsvor
gang des Fahrzeugs auf Grund der Beschleunigung der Getriebeeingangs
welle 2 zu vermeiden. Ferner kann man in Phase V das Motormoment auf
einen Wert über den ursprünglichen Wert erhöhen, um die für die Beschleu
nigung der Getriebeeingangswelle 1 benötigte Beschleunigungsenergie zu
kompensieren.
Man kann erreichen, dass der gesamte Beschleunigungsverlauf während
des Kuppelvorgangs monoton ohne Zwischenverzögerungs- oder Zwischen
beschleunigungsvorgänge verläuft, indem zu jeder Zeit das anfängliche
Motormoment vermittels der Getriebeeingangswellen ins Getriebe eingelei
tet und entsprechend den Getriebeübersetzungen im Ausgangs- und Ziel
gang zur Getriebeausgangswelle übertragen wird. An der Getriebeaus
gangswelle wird dementsprechend zu jeder Zeit ein im Wesentlichen kons
tant bleibendes (Phasen I, II, IV, V) bzw. monoton (vorzugsweise streng
monoton, z. B. linear) steigendes (Phase III) Antriebsmoment.
Gemäß einem Schaltablauf, wie in Fig. 8 beispielhaft vorgeschlagen, ist
selbst bei tiefen Temperaturen bzw. zähflüssigem Kühlöl ein Rückschalten
ohne nennenswerte Belastung der Synchronisiervorrichtungen möglich,
ohne dass auf das Lastschalten ohne Zugkraftunterbrechung verzichten zu
müssen.
Beim Hochschalten liegt das dem Zielgang zugeordneten Getriebeeingangs
wellen-Synchrondrehzahlniveau unter dem des alten Gangs. ist die dem
Zielgang zugeordnete Kupplung offen, so kann vermittels einer gesonderten
Abbremseinrichtung oder/und auf Grund von Schleppmomenten des Getrie
bes die Drehzahl der dem Zielgang zugeordneten Getriebeeingangswelle
zwischen Null und der neuen Synchrondrehzahl liegen. Man kann dann
durch Schließen der dem Zielgang zugeordneten Kupplung die dem Ziel
gang zugeordnete Getriebeeingangswelle auf die neue Synchrondrehzahl
bringen, um ein Gangeinlegen zu ermöglichen bzw. zu erleichtern. Auf das
Lastschalten ohne Zugkraftunterbrechung braucht dabei nicht verzichtet
werden.
Die vorstehenden, auf die Beherrschung der Probleme im Zusammenhang
mit Schleppmomenten in der Kupplungseinrichtung bei tiefen Temperaturen
zielenden Maßnahmen sind bei normalen Betriebsbedingungen nicht unbe
dingt mehr erforderlich. Es kann deshalb vorgesehen sein, dass die Steuer
einrichtung 316 selbsttätig einen normalen Schalt- und Kupplungsbetrieb
mit freier Gangwahl freigibt. Hierzu kann die Steuereinrichtung von einem
beispielsweise die Temperatur des Kühlöls messenden Temperatursensor
ein Temperatursignal erhalten und dieses mit einem Schwellenwert ver
gleichen. Ggf. kann aus der gemessenen Temperatur die Viskosität des
Kühlöls bestimmt werden und diese mit einem vorgegebenen Schwellen
wert verglichen werden. Die Steuereinrichtung kann auch dafür vorgesehen
sein, aus anderen Messwerten, ggf. Temperaturwerten, auf die für die
Schleppmomente maßgebliche Temperatur zu schließen, beispielsweise
unter Zugrundelegung eines Temperaturmodells.
Zur aktiven Reduktion der Schleppmomente kann die Steuereinrichtung 316
eine Funktionalität aufweisen, die dazu dient, die Pumpe 209 (vgl. Fig. 2)
so anzusteuern, dass nur so viel Kühlöl den Kupplungsanordnungen zu
geführt wird, wie momentan erforderlich ist, etwa im Hinblick auf eine in
der Kupplungseinrichtung auftretende Verlustleistung oder/und im Hinblick
auf einen Schmierbedarf an den Lamellen. Ggf. kann der Kühlölfluss zu den
Kupplungsanordnungen auch vollständig unterbrochen werden, wenn
momentan kein Zufuhrbedarf besteht.
Man kann auch vorsehen, dass die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist,
ein Starten des Motors nur dann freizugeben, wenn die Viskosität des
Kühlöls einen maximalen Wert nicht überschreitet bzw. die Temperatur des
Kühlöls nicht unter einem kritischen Wert liegt. Diese Maßnahme ist ins
besondere im Zusammenhang mit hier angesprochenen Maßnahmen von
Interesse, die eine Erwärmung des Kühlöls unabhängig vom Laufen des
Motors ermöglichen (vgl. Heizungen 322, 324 und der Umwälzmodus im
Zusammenhang mit dem Ventil 232). Man kann auch vorsehen, dass das
Abstellen des Kraftfahrzeugs so vorbereitet wird, dass bei der Wiederinbe
triebnahme des Kraftfahrzeugs die in der Kupplungseinrichtung auftreten
den Schleppmomente und Losbrechmomente minimiert und im Idealfall
sogar weitgehend vermieden werden. So kann die Steuereinrichtung dafür
ausgebildet sein, ein bevorstehendes Abstellen des Kraftfahrzeugs bzw. ein
Abstellen desselben zu erkennen (die Steuereinrichtung kann hierzu bei
spielsweise auf eine Verstellung des Schalthebels 452 in die Stellung P
ansprechen), und in Reaktion hierauf beim Abstellen nach Ausrücken der
Kupplungsanordnungen für eine gewisse Zeit einen überhöhten Kühlöldruck
bzw. einen überhöhten Kühlölfluss zu den Kupplungsanordnungen ein
zustellen, um die Lamellen der Kupplungsanordnungen auseinander zu
drücken, die Außenlamellen und die Innenlamellen also voneinander zu
trennen. Dies erfolgt vorzugsweise völlig automatisch durch entsprechende
Ansteuerung der Pumpe 209 durch die Steuereinrichtung 316. Alternativ
oder zusätzlich hierzu kann in Reaktion auf das Erkennen eines bevorste
henden Abstellens des Kraftfahrzeugs bzw. des Abstellens selbst nach
Ausrücken der Kupplungsanordnungen die Antriebseinheit durch die Steuer
einrichtung 316 derart angesteuert werden, dass die Antriebseinheit für
eine gewisse Zeit bei einer gegenüber der Leerlaufdrehzahl deutlich erhöh
ten Drehzahl läuft, so dass durch Fliehkraftwirkung das Kühlöl aus den
Lamellenpaketen nach radial außen weggeschleudert wird. Hierzu wird
vorzugsweise zuvor der Kühlölfluss zu den Lamellenpaketen unterbrochen.
Der Betrieb der Antriebseinheit bei ausgerückten Kupplungsanordnungen
mit einer gegenüber der Leerlaufdrehzahl deutlich erhöhten Drehzahl ist
auch zur Vorbereitung eines Einlegens wenigstens eines Getriebegangs
vorteilhaft, da die Schleppmomente um so kleiner sein werden, je weniger
Kühlöl sich zwischen den Lamellen befindet. Die Steuereinrichtung 316 ist
vorzugsweise deshalb auch dafür ausgelegt, das Einlegen eines Ganges
bzw. den Wunsch, dass ein Gang eingelegt werden soll, zu erkennen und
die Antriebseinheit bei ausgerückten Kupplungsanordnungen entsprechend
anzusteuern. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 316 auf ein Ver
stellen des Schalthebels 452 in die Stellung R bzw. D ansprechen und erst
nach dem vorgeschlagenen Hochdrehen der Antriebseinheit den betreffen
den Gang tatsächlich einzulegen.
Es hat sich gezeigt, dass auch durch die Betätigung der Kupplungsanord
nungen selbst ein Lösen von aneinander klebenden Lamellen erreicht wer
den kann bzw. dieses Lösen zumindest unterstützt werden kann. Dieser
nützliche Effekt ist auf im Zuge der Kupplungsbetätigung auftretende
mechanische Verspannung der Kupplungsanordnungen und die Verschie
bung der Lamellen bei der Betätigung zurückzuführen. Die Steuereinrich
tung 316 ist vorzugsweise dafür ausgelegt, auf den Gangeinlegewunsch
bzw. das Einlegen des Ganges anzusprechen und vor dem Einlegen des
Ganges bzw. vor Abschluss des Einlegevorgangs die Kupplungsanordnun
gen wenigstens einmal, vorzugsweise mehrmals aufeinander folgend im Ein-
und Ausrücksinn zu betätigen, um den angesprochenen hilfreichen Effekt
zu erzielen.
Es hat sich ferner gezeigt, dass auch auf die Kupplungseinrichtung wir
kende Drehzahlungleichförmigkeiten, wie etwa Drehschwingungen, ein
Lösen von aneinander anhaftenden Lamellen bewirken oder zumindest
unterstützen. Die Steuereinrichtung 316 ist deshalb vorzugsweise dafür
ausgelegt, die Antriebseinheit, insbesondere die Brennkraftmaschine, derart
anzusteuern, dass bei laufender Antriebseinheit derartige Drehzahlungleich
förmigkeiten auftreten. Beispiels Weise können bei einem Verbrennungs
motor Zylinder abgeschaltet oder Zylinder abwechselnd oder uneinheitlich
mit Kraftstoff versorgt werden.
Es werden unter anderem Maßnahmen zur Beherrschung bzw. Verringerung
von in einer Lamellen-Mehrfach-Kupplungseinrichtung auftretender
Schleppmomenten auf Grund temperaturbedingter erhöhter Viskosität bzw.
Zähigkeit einer den Lamellen in Betrieb zugeführten Betriebsflüssigkeit
vorgeschlagen, um eine Inbetriebnahme eines Kraftfahrzeugs bzw. den
Betrieb des Kraftfahrzeugs auch bei tiefen Temperaturen zu ermöglichen.