DE102007032946A1

DE102007032946A1 - Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Trennkupplung

Info

Publication number: DE102007032946A1
Application number: DE102007032946A
Authority: DE
Inventors: Klaus Hensinger; Andelko Vesenjak
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-07-14
Filing date: 2007-07-14
Publication date: 2009-01-15
Also published as: CN101743409B; EP2167832A2; ATE499542T1; CN101743409A; WO2009010363A2; WO2009010363A3; DE502008002680D1; EP2167832B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Trennkupplung (9), die als Reibungskupplung ausgebildet und im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Turbinenwelle (7) eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers (3) und der Eingangswelle (10) eines mit formschlüssigen Schaltelementen versehenen Stufenschaltgetriebes (4) angeordnet ist und die bei Überschreiten einer Mindestgeschwindigkeit (vF < Vmin) und nicht betätigtem Fahrpedal (xFP = 0) und betätigtem Bremspedal (xBP > 0, pBr > 0) ausgedrückt sowie mit eingelegtem Anfahrgang bei Überschreiten der Mindestgeschwindigkeit (vF >= vmin) oder betätigtem Fahrpedal (xFP > 0) oder nicht betätigtem Bremspedal (xBP = 0, pBr = 0) eingerückt wird. Zur Verringerung des übertragenen Kriechmomentes ist vorgesehen, dass mindestens ein vor einem Anhalten oder zu Beginn des Anhaltens einem Anstieg unterliegender Betriebsparameter wiederholt erfasst und mit einem vorab festgelegten oberen Grenzwert verglichen wird, dessen Überschreitung als ein bevorstehendes Anhalten des Kraftfahrzeugs interpretierbar ist, und dass die Trennkupplung (9) bei nicht betätigtem Fahrpedal (xFP = 0) und betätigtem Bremspedal (xBP > 0, pBr > 0) dann schon vor der Unterschreitung der Mindestgeschwindigkeit (vmin) ausgedrückt wird, wenn der Betriebsparameter den oberen Grenzwert überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Trennkupplung, die als Reibungskupplung ausgebildet und im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen der Turbinenwelle eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers und der Eingangswelle eines mit formschlüssigen Schaltelementen versehenen Stufenschaltgetriebes angeordnet ist, und die bei Unterschreiten einer Mindestgeschwindigkeit sowie nicht betätigtem Fahrpedal und betätigtem Bremspedal ausgerückt, und mit eingelegtem Anfahrgang bei Überschreiten der Mindestgeschwindigkeit oder betätigtem Fahrpedal oder nicht betätigtem Bremspedal eingerückt wird.
Besonders bei schweren Nutzfahrzeugen und Sonderfahrzeugen, wie z. B. Löschfahrzeugen und Kranfahrzeugen, kommen über formschlüssige Schaltelemente, wie synchronisierte oder unsynchronisierte Klauenkupplungen, manuell oder automatisiert schaltbare Stufenschaltgetriebe zum Einsatz, die jeweils eingangsseitig über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit dem Antriebsmotor in Verbindung stehen. Da ein Drehmomentwandler bei laufendem Antriebsmotor, Fahrzeugstillstand und eingelegtem Gang aufgrund der in diesem Fall hohen Momentenüberhöhung von etwa 2,0 bis 2,5 ein relativ hohes Antriebsmoment überträgt, das entsprechend der Übersetzung des eingelegten Gangs und des Achsantriebs gewandelt als Kriechmoment an den Rädern der Antriebsachse wirksam ist, kann ein unerwünschtes Anrollen des Kraftfahrzeugs zumeist nur durch eine entsprechend starke Betätigung der Betriebsbremse verhindert werden. Ohne weitere Vorkehrungen führt dies zu einem erhöhten Verschleiß der Radbremsen und aufgrund der Leerlaufregelung des Antriebsmotors zu einem relativ hohen Kraftstoffverbrauch sowie unnötig hohen Schadstoffemissionen. Insbesondere bei rutschigem Untergrund, wie bei Eis- und Schneeglätte, kann es beim Abbremsen eines aufgrund des Kriechmomentes rollenden Kraftfahrzeugs auch zu einem unerwünschten Überbremsen und Blockieren der nicht angetriebenen Räder kommen.
Daher ist in einem derartigen Antriebsstrang in an sich bekannter Weise zwischen der Turbinenwelle des Drehmomentwandlers und der Eingangswelle des Stufenschaltgetriebes häufig eine als steuerbare, d. h. automatisiert ein- und ausrückbare Reibungskupplung, wie Ein- oder Mehrscheibentrockenkupplung oder Lamellenkupplung, ausgebildete Trennkupplung angeordnet, die bei Fahrzeugstillstand und vor einer Schaltung des Stufenschaltgetriebes ausgerückt sowie zum Anfahren und nach einer Schaltung des Stufenschaltgetriebes eingerückt wird. Der Drehmomentwandler und die Trennkupplung sind zumeist in einer als Wandlerschaltkupplung bezeichneten baulichen Einheit zusammengefasst. Ein derartiger Antriebsstrang und eine zugeordnete Steuereinrichtung sind beispielsweise in der DE 36 26 100 C2 beschrieben. Eine entsprechende Kombination eines automatisierten Schaltgetriebes mit einer Wandlerschaltkupplung, die für den Einsatz in schweren Nutzfahrzeugen und Sonderfahrzeugen vorgesehen ist, ist unter der Bezeichnung „TC-Tronic" aus dem Produktionsprogramm der Anmelderin bekannt.
Bei einem Kraftfahrzeug, das mit einem über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit dem Antriebsmotor in Verbindung stehenden und mit reibschlüssigen Schaltelementen, wie Schaltkupplungen und Schaltbremsen, versehenen Automatgetriebe ausgerüstet ist, kann eine Aufhebung oder Reduzierung des Kriechmomentes bekanntlich dadurch erfolgen, dass ein aufgrund des eingelegten Gangs lastführendes, also geschlossenes getriebeinternes Schaltelement ganz oder teilweise geöffnet wird. Eine derartige Standabkoppelung des Antriebsmotors erfolgt, wie es z. B. aus der DE 29 33 075 A1 , der US 4,513,639 A , der DE 42 23 084 A1 und der EP 0 681 123 A2 für ein Automatgetriebe in Planetenbauweise sowie aus der EP 1 158 221 A2 für ein Automatgetriebe in Vorgelegebauweise bekannt ist, wenn die Fahrgeschwindigkeit eine als Stillstandsschwelle angesehene Mindestgeschwindigkeit unterschreitet, das Fahrpedal nicht betätigt wird, der Antriebsmotor sich also im Leerlauf befindet, und das Bremspedal betätigt wird, d. h. das Kraftfahrzeug mit der Betriebsbremse gebremst wird. Wenn eine dieser drei Bedingungen nicht erfüllt ist, z. B. weil der Fahrer zum Anfahren das Bremspedal loslässt und das Fahrpedal betätigt, so wird das betreffende Schaltelement wieder geschlossen und somit das zuvor abgeschaltete oder verringerte Kriechmoment wieder eingeschaltet bzw. erhöht.
In ähnlicher Weise erfolgt auch bei dem vorliegend betrachteten Antriebsstrang die Standabkoppelung des Antriebsmotors durch das Öffnen der getriebeexternen Trennkupplung. Dabei kommt es bislang zu einem unangenehmen Laststoß, weil die Trennkupplung mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung erst nach Unterschreiten der Mindestgeschwindigkeit bei nahezu maximalem Kriechmoment ausgerückt wird. Ebenso kann das Kraftfahrzeug ungewollt an einer Steigung zurückrollen, weil die Trennkupplung nach dem Loslassen des Bremspedals und der Betätigung des Fahrpedals unter Umständen zu spät geschlossen wird. Aufgrund eines beim Anfahren zu Beginn hohen Kriechmomentes und eines ansteigenden Motormomentes kommt es beim Schließen der Trennkupplung auch zu einer hohen mechanischen und thermischen Belastung der Trennkupplung. Bei häufigem Anfahren, insbesondere bei großer Fahrbahnsteigung und mit hoher Zuladung, kann die Trennkupplung daher auch überlastet werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Reibungskupplung der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden können, also der Fahrkomfort verbessert, die Fahrsicherheit erhöht und eine Überlastung der Reibungskupplung vermieden werden kann.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich jeweils aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1, 2 und 8, die jedoch auch kombiniert in einem Steue rungsprogramm zur Steuerung der Betätigung der Reibungskupplung verwendet werden können.
Gemäß Anspruch 1 betrifft die Erfindung demnach ein Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Trennkupplung, die als Reibungskupplung ausgebildet und im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen der Turbinenwelle eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers und der Eingangswelle eines mit formschlüssigen Schaltelementen versehenen Stufenschaltgetriebes angeordnet ist, und die bei Unterschreiten einer Mindestgeschwindigkeit und nicht betätigtem Fahrpedal und betätigtem Bremspedal ausgerückt sowie mit eingelegtem Anfahrgang bei Überschreiten der Mindestgeschwindigkeit oder betätigtem Fahrpedal oder nicht betätigtem Bremspedal eingerückt wird. Weiter ist vorgesehen, dass mindestens ein vor einem Anhalten oder zu Beginn eines Anhaltens einem Anstieg unterliegender Betriebsparameter wiederholt erfasst und mit einem vorab festgelegten oberen Grenzwert verglichen wird, dessen Überschreitung als ein bevorstehendes Anhalten des Kraftfahrzeugs interpretierbar ist, und dass die Trennkupplung bei nicht betätigtem Fahrpedal und betätigtem Bremspedal dann schon vor der Unterschreitung der Mindestgeschwindigkeit ausgerückt wird, wenn der Betriebsparameter den oberen Grenzwert überschreitet.
Zusätzlich oder alternativ zu der vorgenannten Lösung besteht die Lösung der Aufgabe gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 in einem Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Trennkupplung, die als Reibungskupplung ausgebildet und im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen der Turbinenwelle eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers und der Eingangswelle eines mit formschlüssigen Schaltelementen versehenen Stufenschaltgetriebes angeordnet ist, und die bei Unterschreiten einer Mindestgeschwindigkeit und nicht betätigtem Fahrpedal und betätigtem Bremspedal ausgerückt sowie mit eingelegtem Anfahrgang bei Überschreiten der Mindestgeschwindigkeit oder betätigtem Fahrpedal oder nicht betätigtem Bremspedal eingerückt wird. Zudem ist vorgesehen, dass mindestens ein vor dem Anfahren oder zu Beginn eines Anfahrens einer Verringerung unterliegender Betriebsparameter wiederholt erfasst und mit einem vorab festgelegten unteren Grenzwert verglichen wird, dessen Unterschreitung als ein bevorstehendes Anfahren des Kraftfahrzeugs interpretierbar ist, und dass die Trennkupplung dann schon vor der Überschreitung der Mindestgeschwindigkeit oder dem Loslassen des Bremspedals oder der Betätigung des Fahrpedals eingerückt wird, wenn der Betriebsparameter den unteren Grenzwert unterschreitet.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser beiden erfindungsgemäßen Verfahrensvarianten sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 7.
Die beiden Verfahrensvarianten gemäß Anspruch 1 und Anspruch 2 gehen demnach jeweils von einer automatisierten Trennkupplung aus, die als Reibungskupplung ausgebildet und im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen der Turbinenwelle eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers und der Eingangswelle eines mit formschlüssigen Schaltelementen, wie synchronisierten oder unsynchronisierten Klauenkupplungen, versehenen Stufenschaltgetriebes angeordnet ist. Diese Trennkupplung wird nach dem Stand der Technik bei Unterschreiten einer Mindestgeschwindigkeit (v_F < v_min) und nicht betätigtem Fahrpedal (x_FP = 0) und betätigtem Bremspedal (x_BP > 0, p_Br > 0) ausgerückt sowie mit eingelegtem Anfahrgang bei Überschreiten der Mindestgeschwindigkeit (v_F ≥ v_min) oder betätigtem Fahrpedal (x_FP > 0) oder nicht betätigtem Bremspedal (x_BP = 0, p_Br = 0) eingerückt.
Der Nachteil eines Wegbremsens eines bei geringer Fahrgeschwindigkeit mit der Annäherung an den Fahrzeugstillstand stark ansteigenden Kriechmomentes und eines starken Entlastungsstoßes beim Ausrücken der Trennkupplung wird erfindungsgemäß nach Anspruch 1 dadurch vermieden, dass die Trennkupplung bei nicht betätigtem Fahrpedal (x_FP = 0) und betätigtem Brems- Pedal (x_BP > 0, p_Br > 0) schon vor der Unterschreitung der genannten Mindestgeschwindigkeit v_min ausgerückt wird, wenn der erfasste Betriebsparameter den oberen Grenzwert überschreitet, welches als ein bevorstehendes Anhalten des Kraftfahrzeugs interpretierbar ist, d. h. die Absicht des Fahrers, das Kraftfahrzeug anzuhalten aufgrund des hohen Wertes des maßgeblichen Betriebsparameters schon vor der Unterschreitung der Mindestgeschwindigkeit v_min objektiv erkennbar ist. Da die Trennkupplung dann mit dem Eintritt des Fahrzeugsstillstands zumindest schon teilweise ausgerückt ist, wird von dem Drehmomentwandler aufgrund der geringeren Drehzahldifferenz zwischen Pumpenrad und Turbinenrad ein deutlich kleineres Drehmoment übertragen, das an den Rädern der Antriebsachse als Kriechmoment wirksam ist.
Die Nachteile eines möglichen Zurückrollens des Kraftfahrzeugs und einer hohen Belastung der Trennkupplung aufgrund eines Anfahrens mit anfänglich hohem Kriechmoment und ansteigendem Motormoment beim Einrücken der Trennkupplung werden erfindungsgemäß nach Anspruch 2 dadurch vermieden, dass die Trennkupplung nach dem Einlegen eines Anfahrgangs schon vor der Überschreitung der Mindestgeschwindigkeit v_min oder dem vollständigen Loslassen des Bremspedals (x_BP = 0, p_Br = 0) oder der Betätigung des Fahrpedals (x_FP > 0) eingerückt wird, wenn der erfasste Betriebsparameter den genannten unteren Grenzwert unterschreitet, was als ein bevorstehendes Anfahren des Kraftfahrzeugs interpretierbar ist, also die Absicht des Fahrers anzufahren aufgrund des niedrigen Wertes des maßgeblichen Betriebsparameters z. B. schon vor dem Loslassen des Bremspedals und vor der Betätigung des Fahrpedals objektiv erkennbar ist.
Als maßgeblicher Betriebsparameter wird bevorzugt der Betätigungsgrad der Betriebsbremse wiederholt sensorisch erfasst und zur Steuerung der Trennkupplung verwendet. Dies führt z. B. beim Loslassen des Bremspedals schon vor dem Erreichen dessen Ruhestellung und dem vollständigen Lösen der Betriebsbremse zu einem vorzeitigen Ausrücken der Trennkupplung vor Erreichen des Fahrzeugstillstands, so dass ein bei hohem Kriechmoment entstehender Entlastungsstoß vermieden wird. Zudem hat das Verfahren den Vorteil, dass der Antriebsstrang bei einer Notbremsung automatisch frühzeitig geöffnet und damit der Bremsweg des Kraftfahrzeugs verkürzt wird.
Als Betätigungsgrad der Betriebsbremse und somit als maßgeblicher Betriebsparameter kann der Stellweg x_BP des Bremspedals, z. B. mittels eines Pedalwegsensors, wiederholt sensorisch erfasst und zur Steuerung der Trennkupplung verwendet werden.
Die Steuerung der Trennkupplung erfolgt in diesem Fall zweckmäßig derart, dass die Trennkupplung bei einem über einem vorab festgelegten oberen Auslenkungsgrenzwert x_Gr/o liegenden Stellweg x_BP des Bremspedals (x_BP > x_Gr/o) ausgerückt und bei einem unter einem vorab festgelegten unteren Auslenkungsgrenzwert x_Gr/u liegenden Stellweg x_BP des Bremspedals (x_BP < x_Gr/u) eingerückt wird.
Als Betätigungsgrad der Betriebsbremse und somit als maßgeblicher Betriebsparameter kann jedoch auch der mittels des Bremspedals eingestellte Bremsdruck p_Br, z. B. mittels eines im Bremssystem angeordneten Bremsdrucksensors, wiederholt sensorisch erfasst und zur Steuerung der Trennkupplung verwendet werden.
Die Steuerung der Trennkupplung erfolgt in diesem Fall bevorzugt derart, dass die Trennkupplung bei einem über einem vorab festgelegten oberen Bremsdruckgrenzwert p_Gr/o liegenden Bremsdruck p_Br ausgerückt (p_Br > p_Gr/o) und bei einem unter einem vorab festgelegten unteren Bremsdruckgrenzwert p_Gr/u liegenden Bremsdruck p_Br eingerückt (p_Br < P_Gr/u) wird.
Eine weitere, auf die Vermeidung einer Überlastung der Trennkupplung abzielende, unabhängige Lösung der Aufgabe besteht in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 8 darin, dass mindestens ein den aktuellen Belastungszustand und/oder eine bei einem nachfolgenden Anfahrvorgang im Schlupfbetrieb zu erwartende Belastung der Trennkupplung bestimmender Betriebsparameter wiederholt erfasst wird, und dass ein Ausrücken der Trennkupplung dann unterbunden wird, wenn der aktuelle Betriebsparameter oder ein aus dem Betriebsparameter abgeleiteter aktueller Belastungskennwert als eine drohende Überlastung der Trennkupplung interpretierbar ist.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser erfindungsgemäßen Verfahrensvariante sind Gegenstand der Ansprüche 9 bis 13.
Wird demnach ein kritischer Belastungszustand der Trennkupplung erkannt oder bei einem nachfolgenden Anfahrvorgang eine Überlastung der Trennkupplung erwartet, so bleibt die Trennkupplung auch bei Erfüllung der Standardbedingungen zum Ausrücken, wie die Unterschreitung der Mindestgeschwindigkeit (v_F < v_min), ein nicht betätigtes Fahrpedal (x_FP = 0) und ein betätigtes Bremspedal (x_BP > 0, p_Br > 0), unter Inkaufnahme der bekannten, durch das hohe Kriechmoment gegebenen Nachteile geschlossen, um eine thermische und/oder mechanische Überlastung der Trennkupplung bei einem nachfolgenden Anfahrvorgang zu vermeiden.
Als maßgeblicher Betriebsparameter für den aktuellen Belastungszustand kann eine aktuelle Betriebstemperatur T_K der Trennkupplung sensorisch erfasst werden, wobei das Ausrücken der Trennkupplung dann unterbunden wird, wenn die aktuelle Betriebstemperatur T_K einen vorab festgelegten Temperaturgrenzwert T_Gr überschreitet (T_K > T_Gr).
Da die Betriebstemperatur T_K einer Kupplung bei genauer Betrachtung aber nur für einen bestimmten Ort der Trennkupplung und aufgrund der rotierenden Bauteile nur sehr ungenau ermittelt werden kann, ist es vorteilhafter, wenn als maßgebliche Betriebsparameter die zuvor in Schlupfphasen in die Trennkupplung eingetragene Wärmemenge Q_R und die zuvor durch Kühlung abgeführte Wärmemenge Q_K ermittelt und daraus die aktuelle Nettowärmemenge Q_N der Trennkupplung berechnet wird, und das Ausrücken der Trennkupplung dann unterbunden wird, wenn die aktuelle Nettowärmemenge Q_N einen vorab festgelegten Wärmegrenzwert Q_Gr überschreitet (Q_N > Q_Gr).
Es ist jedoch auch vorteilhaft, das Ausrücken der Trennkupplung dann zu unterbinden, wenn ein unter den gegebenen äußeren Bedingungen, wie dem Beladungszustand des Kraftfahrzeugs, der Fahrbahnneigung α_FB und dem daraus ableitbaren Fahrwiderstand F_W, in Verbindung mit einem mit dem Einrücken unter Schlupfbetrieb durchgeführten Anfahrvorgang, eine Überlastung der Trennkupplung erwarten lässt.
Demzufolge kann als maßgeblicher Betriebsparameter auch die aktuelle Zuladung des Kraftfahrzeugs m_L oder die aktuelle Fahrzeugmasse m_Fzg, z. B. mittels Fahrwerkssensoren, ermittelt werden, und das Ausrücken der Trennkupplung dann unterbunden werden, wenn die aktuelle Zuladung m_L oder die aktuelle Fahrzeugmasse m_FZg einen vorab festgelegten Beladungs- oder Massengrenzwert m_Gr/L, m_Gr/F überschreitet (m_L > m_Gr/L; m_FZg > m_Gr/F).
Zusätzlich oder alternativ dazu kann als maßgeblicher Betriebsparameter auch die aktuelle Fahrbahnsteigung α_FB, z. B. mittels eines Neigungssensors oder mittels eines die Fahrbahnsteigungen enthaltenden Navigationssystems, ermittelt werden, und das Ausrücken der Trennkupplung dann unterbunden werden, wenn die aktuelle Fahrbahnsteigung α_FB einen vorab festgelegten Steigungsgrenzwert α_Gr überschreitet (α_FB > α_Gr).
Beide vorgenannten Betriebsparameter werden gemeinsam berücksichtigt, wenn als maßgeblicher Betriebsparameter der aktuelle Fahrwiderstand F_W ermittelt wird, und das Ausrücken der Trennkupplung dann unterbunden wird, wenn der aktuelle Fahrwiderstand F_W einen vorab festgelegten Widerstandsgrenzwert F_G überschreitet (F_W > F_Gr,W).
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigt
1 einen Ablaufplan einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
2 einen schematischen Aufbau eines Antriebsstrangs zur beispielhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein Antriebsstrang 1 nach 2, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist, weist einen als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor 2 auf, der über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 3 mit einem zumindest teilweise automatisiert schaltbaren Stufenschaltgetriebe 4 in Verbindung steht. Die Triebwelle 5 (Kurbelwelle) des Antriebsmotors 2 ist drehfest mit der Pumpenwelle 6 des Drehmomentwandlers 3 verbunden. Die Turbinenwelle 7 des Drehmomentwandlers 3 ist bedarfsweise über eine Überbrückungskupplung 8 mit der Pumpenwelle 6 verbindbar. Im Kraftfluss zwischen dem Drehmomentwandler 3 und dem Stufenschaltgetriebe 4 ist eine vorliegend als automatisierte Lamellenkupplung ausgebildete Trennkupplung 9 angeordnet, deren eingangsseitiger Lamellenträger drehfest mit der Turbinenwelle 7 des Drehmomentwandlers 3 und deren ausgangsseitiger Lamellenträger drehfest mit der Eingangswelle 10 des Stufenschaltgetriebes 4 verbunden ist.
Das Stufenschaltgetriebe 4 ist als ein Gruppengetriebe aufgebaut und besteht aus einem Hauptgetriebe 11 mit vier Vorwärtsgängen G1, G2, G3, G4 und einem Rückwärtsgang R, einer dem Hauptgetriebe 11 vorgeschalteten Splitgruppe 12 mit den Übersetzungsstufen SL und SH, sowie einer dem Hauptgetriebe 11 antriebstechnisch nachgeordneten Bereichsgruppe 13 mit den beiden Übersetzungsstufen BL und BH. Das Hauptgetriebe 11 ist als ein Vorgelegegetriebe ausgebildet und weist eine Hauptwelle 14 sowie eine Vorgelegewelle 15 auf.
Die Gänge G1, G2, G3, und R werden durch Zahnradsätze mit jeweils einem auf der Hauptwelle 14 drehbar gelagerten Losrad und einem auf der Vorgelegewelle 15 drehfest angeordneten Festrad gebildet. Der Zahnradsatz des Rückwärtsgangs R weist zur Drehrichtungsumkehr ein nicht weiter bezeichnetes Zwischenrad auf und nutzt dasselbe Festrad wie der Zahnradsatz des ersten Gangs G1. Die Schaltung des Hauptgetriebes 11, also das Ein- und Auslegen der Gänge G1, G2, G3, R erfolgt jeweils selektiv durch das Ein- und Ausrücken einer zugeordneten formschlüssigen Schaltkupplung, wodurch das betreffende Losrad drehfest mit der Hauptwelle 14 gekoppelt bzw. die drehfeste Verbindung wieder gelöst wird. Der vierte Gang G4 ist als Direktgang ausgebildet und wird durch das gleichzeitige Einrücken von zwei Schaltkupplungen durch eine drehfeste Verbindung der Eingangswelle 10 über das Losrad des dritten Gangs G3 mit der Hauptwelle 14 geschaltet.
Die beiden Übersetzungsstufen SL, SH der Splitgruppe 12 sind jeweils durch ein Zahnradpaar gebildet, deren Losräder drehbar auf der Eingangswelle 10 bzw. der Hauptwelle 14 gelagert sind, und deren Festräder drehfest auf einer Verlängerung der Vorgelegewelle 15 angeordnet sind. Die beiden Losräder sind über zugeordnete Schaltkupplungen wechselweise mit der Eingangswelle 10 koppelbar. Die beiden Übersetzungsstufen SL, SH der Splitgruppe 12, die geringfügig abweichende Übersetzungen SG aufweisen, bilden somit zwei schaltbare Eingangskonstanten des Hauptgetriebes 11.
Die Bereichsgruppe 13 ist als ein einfacher Planetenradsatz aufgebaut, dessen Sonnenrad drehfest mit der Hauptwelle 14 des Hauptgetriebes 11 verbunden ist, dessen Planetenträger drehfest mit der Ausgangswelle 16 gekoppelt ist, und dessen Hohlrad über jeweils eine Schaltkupplung wahlweise mit dem Getriebegehäuse oder der Ausgangswelle 16 verbindbar ist. Bei einer Kopplung des Hohlrades mit dem Getriebegehäuse ergibt sich die Übersetzungsstufe BL mit einer Übersetzung von 2,5 ≤ i_BG ≤ 5,0 für den Langsamfahrbereich, wogegen sich bei einer Kopplung des Hohlrades mit der Ausgangswelle 16 aufgrund des starr umlaufenden Planetenradsatzes die Übersetzungsstufe BH mit der Übersetzung i_BG = 1 für den Schnellfahrbereich ergibt.
Durch die Kombination aller Schaltungsmöglichkeiten des Hauptgetriebes 11, der Splitgruppe 12 und der Bereichsgruppe 13 weist das Stufenschaltgetriebe 4 somit insgesamt sechzehn Vorwärtsgänge auf.
In einer bevorzugten Ausführung des erfindungemäßen Verfahrens nach dem Ablaufschema von 2 wird innerhalb des Steuerungsprogramms des Stufenschaltgetriebes 4 und der Trennkupplung 9 zunächst in Schritt S1 geprüft, ob sich das Fahrpedal aktuell in seiner Ruhestellung (x_FP = 0) befindet, also nicht betätigt ist. Danach wird in Schritt S2 geprüft, ob der über eine Betätigung des Bremspedals erzeugte aktuelle Bremsdruck p_Br größer als Null ist (p_Br > 0), d. h. das Bremspedal betätigt ist. Schließlich wird in Schritt S3 geprüft, ob die aktuelle Fahrgeschwindigkeit v_F unterhalb einer vorab festgelegten und als Stillstandsschwelle angesehenen Mindestgeschwindigkeit v_min liegt (v_F < v_min).
Ist eine der drei Bedingungen nicht erfüllt, so wird bislang, also nach dem Stand der Technik, wie vorliegend bei den nicht erfüllten Prüfbedingungen von Schritt S1 und S2, vor Schritt S1 zurück verzweigt. Sind dagegen alle drei Bedingungen der Schritte S1 bis S3 erfüllt, also eine Anhaltesituation erkannt, so wird bislang die Trennkupplung 9 ausgerückt, um die dauerhafte Übertragung eines hohen Kriechmomentes zu vermeiden.
Im Unterschied dazu wird erfindungsgemäß in dem Fall, dass die Bedingung von Schritt S3 nicht erfüllt ist, zunächst in Schritt S4 geprüft, ob die Fahrgeschwindigkeit v_F unter einer höheren, also oberhalb der Mindestgeschwindig keit v_min liegenden Grenzgeschwindigkeit v_Gr liegt (v_min ≤ v_F < V_Gr), die so gewählt ist, dass eine Anhaltesituation möglich ist. Falls die Fahrgeschwindigkeit v_F größer oder gleich der Grenzgeschwindigkeit v_Gr ist, also die Bedingung von Schritt S4 nicht erfüllt ist, so wird vor Schritt S1 zurück verzweigt. Andernfalls wird in Schritt 85 geprüft, ob der durch die Betätigung des Bremspedals erzeugte Bremsdruck p_Br größer als ein vorab festgelegter oberer Bremsdruckgrenzwert p_Gr/o ist (p_Br > p_Gr/o). Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, wird vor Schritt S1 zurück verzweigt. Bei erfüllter Bedingung wird jedoch in dem nachfolgenden Schritt 87 die Trennkupplung 9 ausgerückt, ohne dass die Fahrgeschwindigkeit v_F die Mindestgeschwindigkeit v_min unterschritten hat (v_F ≥ v_min).
Demnach wird der Bremsdruck p_Br erfindungsgemäß als ein bei einem Anhaltevorgang maßgeblicher Betriebsparameter angesehen, wobei das Überschreiten des entsprechend gewählten oberen Bremsdruckgrenzwertes p_Gr/o als bevorstehendes Anhalten des Kraftfahrzeugs interpretiert und demzufolge die Trennkupplung 9 frühzeitig ausgerückt wird. Durch das frühzeitige Ausrücken der Trennkupplung 9 wird ein starkes Wegbremsen des mit abnehmender Fahrgeschwindigkeit v_F zunehmenden Kriechmomentes und ein großer Entlastungsstoß bei einem späteren Ausrücken der Trennkupplung 9 unter hohem Kriechmoment vermieden, da die Trennkupplung 9 mit Eintritt des Fahrzeugstillstands zumindest schon teilweise ausgerückt ist und somit ein deutlich reduziertes Kriechmoment vorliegt.
Vor dem Ausrücken der Trennkupplung 9 in Schritt S7 wird erfindungsgemäß zusätzlich geprüft, ob danach bei einem nachfolgenden Anfahrvorgang durch den Schlupfbetrieb eine thermische und/oder mechanische Überlastung der Trennkupplung 9 zu erwarten ist. Diese Prüfung erfolgt in Schritt S6 vorliegend dadurch, dass der im wesentlichen durch die aktuelle Fahrzeugmasse m_Fzg und die vorliegende Fahrbahnsteigung α_FB bestimmte Fahrwiderstand F_W ermittelt wird und das Ausrücken der Trennkupplung 9 nur dann zugelassen wird, wenn der ermittelte Fahrwiderstand F_W kleiner als ein vorab festgelegter Widerstandsgrenzwert F_GR/W ist. Der Widerstandsgrenzwert F_GR/W ist so gewählt, dass eine Anfahrt mit schlupfender Trennkupplung 9 bei gleich großem oder größerem aktuellen Fahrwiderstand F_W eine nachhaltige Schädigung der Trennkupplung 9 erwarten lässt. Daher wird in diesem Fall zurück vor Schritt S1 verzweigt, also die Trennkupplung 9 nicht ausgerückt und nachfolgend gegebenenfalls mit geschlossener Trennkupplung 9 angehalten.

1: Antriebsstrang
2: Antriebsmotor
3: Drehmomentwandler
4: Stufenschaltgetriebe
5: Triebwelle, Kurbelwelle
6: Pumpenwelle
7: Turbinenwelle
8: Überbrückungskupplung
9: Trennkupplung
10: Eingangswelle
11: Hauptgetriebe
12: Splitgruppe
13: Bereichsgruppe
14: Hauptwelle
15: Vorgelegewelle
16: Ausgangswelle
BH: Übersetzungsstufe (von 13)
BL: Übersetzungsstufe (von 13)
F_Gr/W: Widerstandsgrenzwert
F_W: Fahrwiderstand
G1: erster (Vorwärts-)Gang (von 11)
G2: zweiter (Vorwärts-)Gang (von 11)
G3: dritter (Vorwärts-)Gang (von 11)
G4: vierter (Vorwärts-)Gang (von 11)
i_BG: Übersetzung (von 13)
i_SG: Übersetzung (von 12)
^mGr/L: Beladungsgrenzwert
^mGr/F: Massengrenzwert
m_L: Zuladung
m_Fzg: Fahrzeugmasse
p_Br: Bremsdruck
p_Gr/o: oberer Bremsdruckgrenzwert
p_Gr/u: unterer Bremsdruckgrenzwert
Q_Gr: Wärmegrenzwert
Q_K: abgeführte Wärmemenge (von 9)
Q_N: Nettowärmemenge (von 9)
Q_R: zugeführte Wärmemenge (von 9)
R: Rückwärtsgang (von 11)
SH: Übersetzungsstufe (von 12)
SL: Übersetzungsstufe (von 12)
S1–S7: Verfahrensschritt
T_Gr: Temperaturgrenzwert
T_K: Betriebstemperatur (von 9)
v_F: Fahrgeschwindigkeit
v_Gr: Grenzgeschwindigkeit
v_min: Mindestgeschwindigkeit
^xBP: Stellweg, Auslenkung (eines Bremspedals)
x_FP: Stellweg, Auslenkung (eines Fahrpedals)
x_GR/o: oberer Auslenkungsgrenzwert (eines Bremspedals)
x_Gr/u: unterer Auslenkungsgrenzwert (eines Bremspedals)
x_K: Einrückungsgrad (von 9)
^αFB: Fahrbahnsteigung
^αGr: Steigungsgrenzwert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3626100 C2 [0003]
- DE 2933075 A1 [0004]
- US 4513639 A [0004]
- DE 4223084 A1 [0004]
- EP 0681123 A2 [0004]
- EP 1158221 A2 [0004]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Trennkupplung (9), die als Reibungskupplung ausgebildet und im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen der Turbinenwelle (7) eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers (3) und der Eingangswelle (10) eines mit formschlüssigen Schaltelementen versehenen Stufenschaltgetriebes (4) angeordnet ist, und die bei Unterschreiten einer Mindestgeschwindigkeit (v_F < v_min) und nicht betätigtem Fahrpedal (x_FP = 0) sowie betätigtem Bremspedal (x_BP > 0, p_Br > n0) ausgerückt, und mit eingelegtem Anfahrgang bei Überschreiten der Mindestgeschwindigkeit (v_F > v_min) oder betätigtem Fahrpedal (x_FP > 0) oder nicht betätigtem Bremspedal (x_BP = 0, p_Br = 0) eingerückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein vor einem Anhalten oder zu Beginn eines Anhaltens einem Anstieg unterliegender Betriebsparameter wiederholt erfasst und mit einem vorab festgelegten oberen Grenzwert verglichen wird, dessen Überschreitung als ein bevorstehendes Anhalten des Kraftfahrzeugs interpretierbar ist, und dass die Trennkupplung (9) bei nicht betätigtem Fahrpedal (x_FP = 0) und betätigtem Bremspedal (x_BP > 0, p_Br > 0) dann schon vor der Unterschreitung der Mindestgeschwindigkeit (v_min) ausgerückt wird, wenn der Betriebsparameter den oberen Grenzwert überschreitet.
Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Trennkupplung (9), die als Reibungskupplung ausgebildet und im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen der Turbinenwelle (7) eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers (3) und der Eingangswelle (10) eines mit formschlüssigen Schaltelementen versehenen Stufenschaltgetriebes (4) angeordnet ist, und die bei Unterschreiten einer Mindestgeschwindigkeit (v_F < v_min) und nicht betätigtem Fahrpedal (x_FP = 0) und betätigtem Bremspedal (x_BP > 0, p_Br > 0) ausgerückt, sowie mit eingelegtem Anfahrgang bei Überschreiten der Mindestgeschwindigkeit (v_F ≥ v_min) oder betätigtem Fahrpedal (x_FP > 0) oder nicht betätigtem Bremspedal (x_BP = 0, p_Br = 0) eingerückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein vor dem Anfahren oder zu Beginn eines Anfahrens einer Verringerung unterliegender Betriebsparameter wiederholt erfasst und mit einem vorab festgelegten unteren Grenzwert verglichen wird, dessen Unterschreitung als ein bevorstehendes Anfahren des Kraftfahrzeugs interpretierbar ist, und dass die Trennkupplung (9) dann schon vor der Überschreitung der Mindestgeschwindigkeit (v_min) oder dem Loslassen des Bremspedals (x_BP = 0, p_Br = 0) oder der Betätigung des Fahrpedals (x_FP > 0) eingerückt wird, wenn der Betriebsparameter den unteren Grenzwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als maßgeblicher Betriebsparameter der Betätigungsgrad der Betriebsbremse wiederholt erfasst und zur Steuerung der Trennkupplung (9) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als maßgeblicher Betriebsparameter der Stellweg des Bremspedals (x_BP) wiederholt sensorisch erfasst und zur Steuerung der Trennkupplung (9) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (9) bei einem über einem vorab festgelegten oberen Auslenkungsgrenzwert (x_Gr/o) liegenden Stellweg (x_BP) des Bremspedals ausgerückt und bei einem unter einem vorab festgelegten unteren Auslenkungsgrenzwert (x_Gr/u) liegenden Stellweg (x_BP) des Bremspedals eingerückt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als maßgeblicher Betriebsparameter der mittels des Bremspedals eingestellte Bremsdruck (p_Br) wiederholt sensorisch erfasst und zur Steuerung der Trennkupplung (9) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (9) bei einem über einem vorab festgelegten oberen Bremsdruckgrenzwert (p_Gr/o) liegenden Bremsdruck (p_Br) ausgerückt und bei einem unter einem vorab festgelegten unteren Bremsdruckgrenzwert (p_Gr/u) liegenden Bremsdruck (p_Br) eingerückt wird.
Verfahren zur Steuerung einer automatisierten Trennkupplung, die als Reibungskupplung ausgebildet und im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen der Turbinenwelle (7) eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers (3) und der Eingangswelle (10) eines mit formschlüssigen Schaltelementen versehenen Stufenschaltgetriebes (4) angeordnet ist, und die bei Unterschreiten einer Mindestgeschwindigkeit (v_F < v_min) und nicht betätigtem Fahrpedal (x_FP = 0) und betätigtem Bremspedal (x_BP > 0, p_Br > 0) ausgerückt sowie mit eingelegtem Anfahrgang bei Überschreiten der Mindestgeschwindigkeit (v_F ≥ v_min) oder betätigtem Fahrpedal (x_FP > 0) oder nicht betätigtem Bremspedal (x_BP = 0, p_Br = 0) eingerückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein den aktuellen Belastungszustand und/oder eine bei einem nachfolgenden Anfahrvorgang im Schlupfbetrieb zu erwartende Belastung der Trennkupplung (9) bestimmender Betriebsparameter wiederholt erfasst wird, und dass ein Ausrücken der Trennkupplung (9) dann unterbunden wird, wenn der aktuelle Betriebsparameter oder ein aus dem Betriebsparameter abgeleiteter aktueller Belastungskennwert als eine drohende Überlastung der Trennkupplung (9) interpretierbar ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als maßgeblicher Betriebsparameter eine aktuelle Betriebstemperatur (T_K) der Trennkupplung (9) sensorisch erfasst wird, und dass das Ausrücken der Trennkupplung (9) dann unterbunden wird, wenn die aktuelle Betriebstemperatur (T_K) einen vorab festgelegten Temperaturgrenzwert (T_Gr) überschreitet (T_K ≥ T_Gr).
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass als maßgebliche Betriebsparameter die zuvor in Schlupfphasen in die Trennkupplung (9) eingetragene Wärmemenge (Q_R) sowie die zuvor durch Kühlung abgeführte Wärmemenge (Q_K) ermittelt und daraus die aktuelle Nettowärmemenge (Q_N) der Trennkupplung (9) berechnet wird, und dass das Ausrücken der Trennkupplung (9) dann unterbunden wird, wenn die aktuelle Nettowärmemenge (Q_N) einen vorab festgelegten Wärmegrenzwert (Q_Gr) überschreitet (Q_N ≥ Q_Gr).
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als maßgeblicher Betriebsparameter die aktuelle Zuladung (m_L) des Kraftfahrzeugs oder die aktuelle Fahrzeugmasse (m_Fzg) ermittelt wird, und dass das Ausrücken der Trennkupplung (9) dann unterbunden wird, wenn die aktuelle Zuladung (m_L) oder die aktuelle Fahrzeugmasse (m_Fzg) einen vorab festgelegten Beladungs- oder Massengrenzwert (m_Gr/L; m_Gr/F) überschreitet (m_L ≥ m_Gr/L; m_Fzg ≥ m_Gr/F).
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als maßgeblicher Betriebsparameter die aktuelle Fahrbahnsteigung (α_FB) ermittelt wird, und dass das Ausrücken der Trennkupplung (9) dann unterbunden wird, wenn die aktuelle Fahrbahnsteigung (α_FB) einen vorab festgelegten Steigungsgrenzwert (α_Gr) überschreitet (α_FB ≥ α_Gr).
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als maßgeblicher Betriebsparameter der aktuelle Fahrwiderstand (F_W) ermittelt wird, und dass das Ausrücken der Trennkupplung (9) dann unterbunden wird, wenn der aktuelle Fahrwiderstand (F_W) einen vorab festgelegten Widerstandsgrenzwert (F_Gr/W) überschreitet (F_W ≥ F_Gr/W).