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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilgetrieben mit jeweils mehreren schaltbaren Gängen und einer zwischen einer Brennkraftmaschine und dem Doppelkupplungsgetriebe angeordneten Doppelkupplung mit zwei Reibungskupplungen, insbesondere Nasskupplungen, wobei zwischen jedem Teilgetriebe und der Kurbelwelle eine automatisiert betätigbare Reibungskupplung angeordnet ist und ein Schaltvorgang zwischen den Teilgetrieben durch eine Überschneidungsschaltung erfolgt, bei der eine geschlossene Reibungskupplung und eine offene Reibungskupplung bei jeweils in den Teilgetrieben eingelegten Gängen überschneidend geöffnet und geschlossen werden und nach einer Überschneidungsschaltung der eingelegte Gang des Teilgetriebes mit offener Reibungskupplung ausgelegt und vor einer erneuten Überschneidungsschaltung einer der Fahrsituation entsprechender nächster Gang eingelegt wird.
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Doppelkupplungsgetriebe – wie beispielsweise aus der
DE 103 08 748 A1 bekannt – werden in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, um ein unterbrechungsfreies Schalten zu ermöglichen. Hierzu weist ein Doppelkupplungsgetriebe zwei voneinander im Wesentlichen unabhängige Teilgetriebe auf, die abwechselnd betrieben werden. Hierzu weisen beide Teilgetriebe eine Getriebeeingangswelle und eine Vorgelegewelle auf, zwischen denen mehrere Gänge mittels Schaltvorrichtungen automatisiert schaltbar, das heißt aus- und einlegbar sind. Mittels einer Doppelkupplung, die zwei getrennt automatisiert betätigbare Reibungskupplungen enthält, kann jedes einzelne Teilgetriebe mit der Brennkraftmaschine verbunden werden. Hierbei erfolgt ein Gangwechsel mittels einer lastschaltenden, das heißt unterbrechungsfreien Überschneidungsschaltung, bei der die geschlossene Reibungskupplung des aktiven Teilgetriebes geöffnet wird, während die geöffnete Reibungskupplung des inaktiven Getriebes bei eingelegtem Gang geschlossen wird. Die Schaltung erfolgt daher nicht im eigentlichen Doppelkupplungsgetriebe sondern an den Reibungskupplungen. Um schnelle Überschneidungsschaltungen zu ermöglichen, wird der eingelegte Gang des nun inaktiven Teilgetriebes mit geöffneter Reibungskupplung ausgelegt und entsprechend einer Vorwahlstrategie ein auf den Gang des aktiven Teilgetriebes abhängig von einer erwarteten Hoch- oder Rückschaltung nachfolgender Gang eingelegt. Hierbei drehen das Eingangsteil der offenen Reibungskupplung mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine und das Ausgangsteil der Reibungskupplung, beispielsweise eine Kupplungsscheibe einer Trockenkupplung oder der ausgangsseitige Lamellenträger mit den in diesem eingehängten ausgangsseitigen Lamellen unter Berücksichtigung der Übersetzung des vorgewählten, nächsten Gangs mit der Drehzahl der Vorgelegewelle, die drehschlüssig mit der Vorgelegewelle des aktiven Teilgetriebes drehschlüssig verbunden ist. Diese Betriebsweise kann insbesondere bei als Nasskupplungen ausgeführten Reibungskupplungen Schleppmomente erzeugen und zu Energieverlusten mit einer Verminderung des Wirkungsgrads des Doppelkupplungsgetriebes führen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes insbesondere zur Erhöhung dessen Wirkungsgrads. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, unerwünschte Schleppmomente der inaktiven Teilgetriebe zu minimieren.
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Die Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens des Anspruchs 1 wieder.
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Das vorgeschlagene Verfahren dient der Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes.
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Das Doppelkupplungsgetriebe enthält zwei Teilgetriebe mit jeweils einer Getriebeeingangswelle und einer Vorgelegewelle, zwischen denen jeweils mehrere schaltbare Gänge beispielsweise in Form von Zahnradpaaren mit einem mit der zugehörigen Welle synchronisiert verbindbaren Losrad und einem Festrad wirksam angeordnet sind.
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Zwischen den Getriebeeingangswellen der Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes und einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine sind automatisiert betätigte Reibungskupplungen, beispielsweise Trockenkupplungen oder insbesondere Nasskupplungen angeordnet, die zu einer Doppelkupplung zusammengefasst sein können. Eine Nasskupplung enthält beispielsweise ein mit einem Fluid, beispielsweise Öl in Kontakt tretendes Lamellenpaket mit eingangsseitigen und ausgangsseitig jeweils einem Lamellenträger aufgenommenen, abwechselnd geschichteten Lamellen. Das Öffnen und Schließen der Nasskupplung erfolgt durch axiales Verspannen des Lamellenpakets.
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Ein Schaltvorgang zwischen auf beiden Teilgetrieben angeordneten Gängen erfolgt lastschaltend, indem eine Überschneidungsschaltung erfolgt, bei der eine geschlossene Reibungskupplung und eine offene Reibungskupplung bei jeweils in den Teilgetrieben eingelegten Gängen überschneidend geöffnet und geschlossen werden.
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Schaltungen zwischen Gängen eines Teilgetriebes können vorgesehen sein.
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Nach der Überschneidungsschaltung wird der eingelegte Gang des Teilgetriebes mit nun offener Reibungskupplung ausgelegt und vor einer erneuten Überschneidungsschaltung einer der Fahrsituation entsprechender nächster Gang eingelegt. Der Zeitpunkt des Einlegens des Gangs kann in dem vorgeschlagenen Verfahren so variiert werden, dass ein Kompromiss zwischen schnell aufeinander folgenden Schaltungen und einer optimalen Energieeffizienz erzielt wird. Hierbei wird der nächste Gang des Teilgetriebes mit offener Reibungskupplung abhängig von einem an der offenen Reibungskupplung auftretenden Schleppmoment eingelegt. Es hat sich gezeigt, dass das Schleppmoment insbesondere einer als Nasskupplung ausgeführten Reibungskupplung einen nicht zu vernachlässigenden Beitrag zum Energieverbrauch des Doppelkupplungsgetriebes leistet, wenn bereits früh, das heißt beispielsweise unmittelbar nach Abschluss der Überschneidungsschaltung der an die ermittelte Fahrsituation angepasste nächste Gang eingelegt wird. Hierbei wird über den eingelegten Gang die Getriebeeingangswelle des Teilgetriebes mit offener Reibungskupplung zwangsweise angetrieben und es stellt sich an der Reibungskupplung, insbesondere zwischen eingangsseitig und ausgangsseitig angeordneten Lamellen einer Nasskupplung eine durch die Übersetzung der beiden im aktiven Teilgetriebe mit geschlossener Reibungskupplung und im inaktiven Teilgetriebe mit offener Reibungskupplung zwangsweise eine Drehzahldifferenz ein, die das Schleppmoment maßgeblich beeinflusst.
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Durch ein nach der Überschneidungsschaltung und nach dem Auslegen des zuvor aktiven Gangs und ein hierzu verspätetes Einlegen des nächsten Gangs wird durch Vermeiden des anfallenden Schleppmoments Energie gespart und der Wirkungsgrad des Doppelkupplungsgetriebes verbessert.
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Beispielsweise kann bei einer Fahrsituation mit einem zu erwartenden längeren Betrieb des Kraftfahrzeugs mit dem aktuellen aktiven Teilgetriebe, beispielsweise während einer Autobahnfahrt bei einem Überschreiten eines vorgegebenen Schleppmoments der nächste Gang erst bei einer Schaltanforderung einer Überschneidungsschaltung eingelegt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann bei einem Schleppmoment der Reibungskupplung größer als das Schleppmoment einer Lagerung und Synchronisation des nächsten Gangs der nächste Gang verzögert, das heißt nicht unmittelbar nach dem Auslegen des zuvor eingelegten Gangs nach einer Überschneidungsschaltung eingelegt werden. Bleibt das Schleppmoment der Reibungskupplung beispielsweise kleiner als das Schleppmoment der Synchronisation des nächsten Gangs ist dieses vernachlässigbar und eine Vorwahl wie Einlegen des nächsten Gangs kann unmittelbar nach der Überschneidungsschaltung beziehungsweise zumindest vor einer erneuten Schaltanforderung einer erneuten Überschneidungsschaltung erfolgen.
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Die Verzögerung des Einlegens des nächsten Gangs kann neben der Abhängigkeit von dem Schleppmoment abhängig von der Fahrsituation erfolgen. Die Fahrsituation, das heißt beispielsweise, wie schnell ein Gangwechsel erfolgt, welcher Gang eingelegt werden soll und dergleichen, wird von einer übergeordneten Steuereinheit anhand von ermittelten Sensordaten des Kraftfahrzeugs wie beispielsweise Geschwindigkeit, Beschleunigung, Schaltzyklen, Adaptionen des Fahrers an das Kraftfahrzeug und dergleichen ermittelt. Beispielsweise kann der nächste Gang abhängig von einem aktuell eingelegten Gang im Teilgetriebe mit geschlossener Reibungskupplung verzögert eingelegt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der nächste Gang abhängig von einer Betriebszeit des aktuell eingelegten Gangs des Teilgetriebes mit geschlossener Reibungskupplung verzögert eingelegt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens kann eine Entscheidung einer Verzögerung einer Vorwahl des nächsten Gangs abhängig von einem beispielsweise vom Fahrer gewählten Fahrmodus vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Verzögerung in einem vom Fahrer gewählten Sportmodus vermieden werden, während in einem Ökonomie-Modus die Verzögerung aktiviert ist. Desweiteren können adaptierbare, beispielsweise an den Fahrer adaptierbare Modi vorgesehen sein, wobei bei sportlicher Adaption eine Verzögerung der Vorwahl des nächsten Gangs desaktiviert und in einer ökonomischen Adaption die Verzögerung aktiviert wird. Es versteht sich, dass die Verzögerungszeit der Vorwahl des nächsten Gangs stufenlos adaptiert werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann der nächste Gang abhängig von einem Drehzahlverlauf einer Getriebeeingangswelle des Teilgetriebes mit offener Reibungskupplung eingelegt werden. Hierunter kann der Verlauf der absoluten Drehzahl der Getriebeeingangswelle des inaktiven Teilgetriebes oder eine Drehzahldifferenz zwischen den beiden Getriebeeingangswellen der Teilgetriebe zu verstehen sein. Diese Drehzahlinformationen können direkt durch Erfassung der Drehzahlen der Getriebeeingangswelle(n) oder mittelbar aus anderen Informationen, beispielsweise Raddrehzahlen oder dergleichen abgleitet werden.
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Die Ermittlung des Schleppmoments kann abhängig von einem Betrieb eines Antriebsstrangs mit dem Doppelkupplungsgetriebe empirisch ermittelt werden. Hierzu können die ermittelten Daten beispielsweise abhängig von den Eigenschaften der Reibungskupplung, des bei Nasskupplungen verwendeten Fluids, von der Temperatur, von der Betriebsdauer des Antriebsstrangs, dessen Beanspruchung und/oder dergleichen in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt und zur Ermittlung einer verzögerten Einlegung des nächsten Gangs ausgelesen werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Schleppmoment anhand von Sensorsignalen von Sensoren des Antriebsstrangs ermittelt werden.
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Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 ein Diagramm mit einer verzögerten Auslegung des eingelegten Gangs,
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2 ein Diagramm mit einer sofortigen Vorwahl des nächsten Gangs und
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3 ein Diagramm mit einer verzögerten Vorwahl des nächsten Gangs.
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Die 1 bis 3 zeigen Diagramme 1, 2, 3 mit unterschiedlichen Schaltverläufen einer Überschneidungsschaltung eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilgetrieben, wobei die Gänge I, III auf dem ersten Teilgetriebe und der Gang II auf dem zweiten Teilgetriebe angeordnet sind. Zu Beginn der Schaltung ist Gang I eingelegt und Gang II vorgewählt.
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Die 1 zeigt das Diagramm 1 mit dem Teildiagramm a mit dem Momentenverlauf MM(t) der Brennkraftmaschine, dem Momentenverlauf MK1(t) der ersten Reibungskupplung des ersten Teilgetriebes und dem Momentenverlauf MK2(t) der zweiten Reibungskupplung des zweiten Teilgetriebes über die Zeit. Das Teildiagramm b zeigt den Drehzahlverlauf nM(t) der Brennkraftmaschine beziehungsweise der Eingangsteile der Reibungskupplungen, den Drehzahlverlauf nG1(t) der Getriebeeingangswelle des ersten Teilgetriebes beziehungsweise des Ausgangsteils der ersten Reibungskupplung bei eingelegtem Gang I, den Drehzahlverlauf nG3(t) der Getriebeeingangswelle des ersten Teilgetriebes beziehungsweise des Ausgangsteils der ersten Reibungskupplung bei eingelegtem Gang III und den Drehzahlverlauf nG2(t) des zweiten Teilgetriebes beziehungsweise des Ausgangsteils der zweiten Reibungskupplung bei eingelegtem Gang II über die Zeit.
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Vor dem Zeitpunkt t1 wird die Übergangsschaltung von Gang I auf den Gang II eingeleitet, indem die erste Reibungskupplung geöffnet und die zweite Reibungskupplung geschlossen wird. Zum Zeitpunkt t1 wird die Überschneidung mit einem Momenteneingriff in den Momentenverlauf MM(t) der Brennkraftmaschine abgeschlossen. Die zweite Reibungskupplung überträgt nun das volle Kupplungsmoment und das zweite Teilgetriebe mit dem Gang II ist aktiv, während die erste Reibungskupplung geöffnet und das erste Teilgetriebe inaktiv ist. In dem Schaltverlauf der 1 bleibt Gang I eingelegt, bis dieser zum Zeitpunkt t3 ausgelegt und der Gang II sofort eingelegt wird, um vor der nächsten Überschneidungsschaltung zum Zeitpunkt t2 von Gang II auf Gang III die Vorwahl des Gangs III abgeschlossen zu haben.
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Aufgrund des noch eingelegten Gangs I wird die erste Getriebeeingangswelle bei höheren Drehzahlen betrieben als Gang II und es tritt an der ersten Reibungskupplung das Schleppmoment M
S(t) aufgrund der Drehzahldifferenz zwischen den Drehzahlverläufen n
G1, n
G2 auf. Hieraus ergibt sich Schleppverlust E
V zwischen den beiden Überschneidungsschaltungen zwischen den Zeitpunkten t
1, t
2 aus
mit dem Schleppmoment M
S(t) der geöffneten Reibungskupplung und der Drehzahldifferenz Δ
n(t) entsprechend der Schraffur der
1 zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsteil der Reibungskupplung.
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Die 2 zeigt das Diagramm 2 mit einem Schaltverlauf einer Überschneidungsschaltung, bei dem im Gegensatz zu dem Schaltverlauf der 1 unverzüglich nach der Überschneidungsschaltung am Zeitpunkt t4 der Gang I ausgelegt und der Gang III eingelegt wird. Hierbei entsteht ein durch die Schraffur dargestelltes Schleppmoment aufgrund der Differenzdrehzahl zwischen dem Drehzahlverlauf nG3(t) und dem Drehzahlverlauf nG2(t) infolge der langsamer drehenden Getriebeeingangswelle des ersten Teilgetriebes bei eingelegtem Gang III. Der Drehzahlverlauf nK1(t) zeigt die Entwicklung der Drehzahl der ersten Getriebeeingangswelle bei geöffneter erster Reibungskupplung und gemäß dem erfinderischen Gedanken nicht sofort eingelegtem Gang III.
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Die Drehzahl der dabei nicht zwangsweise durch einen eingelegten Gang angetriebenen ersten Getriebeeingangswelle fällt dabei kontinuierlich und ohne Aufbau eines Schleppmoments beispielsweise auf eine Drehzahl des Gangs V.
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Die 3 zeigt das Diagramm 3 mit einem Schaltverlauf gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren. Das Teildiagramm a zeigt den Momentenverlauf MM(t) der Brennkraftmaschine, den Momentenverlauf MK1(t) und den Momentenverlauf MK2(t) über die Zeit.
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Das Teildiagramm zeigt die Drehzahlverläufe nG1(t), nG3(t) der ersten Getriebeeingangswelle des ersten Teilgetriebes bei eingelegtem Gang I beziehungsweise eingelegtem Gang II und den Drehzahlverlauf nG2(t) der zweiten Getriebeeingangswelle des zweiten Teilgetriebes bei eingelegtem Gang II. Im Unterschied zu den Diagrammen 1, 2 der 1 und 2 wird erfindungsgemäß unverzüglich nach der Überschneidungsschaltung der Gang I am Zeitpunkt t1 ausgelegt und kurz vor Einleitung einer Überschneidungsschaltung zum Zeitpunkt t2 der Gang III. Dies führt dazu, dass in dem Zeitintervall Δt die erste Getriebeeingangswelle des ersten Teilgetriebes nicht zwangsweise angetrieben ist und damit an der ersten Reibungskupplung kein zu einem Schleppverlust führendes Schleppmoment ausgebildet wird. Die in Teildiagramm a der 3 gezeigten Schraffierungen zeigen die auftretenden Schleppmomente beim Auslegen des Gangs I beziehungsweise das Synchronisationsmoment beim Einlegen des Gangs III, die im Vergleich zum im Zeitintervall Δt eingesparten Schleppmoment klein sind und in ähnlicher Weise bei einem unmittelbar aufeinander folgenden Aus- und Einlegen der Gänge I und III in ähnlicher Weise anfallen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Diagramm
- 2
- Diagramm
- 3
- Diagramm
- MK1(t)
- Momentenverlauf
- MK2(t)
- Momentenverlauf
- MM(t)
- Momentenverlauf
- MS(t)
- Schleppmoment
- nG1(t)
- Drehzahlverlauf
- nG2(t)
- Drehzahlverlauf
- nG3(t)
- Drehzahlverlauf
- nK1(t)
- Drehzahlverlauf
- nM(t)
- Drehzahlverlauf
- t1
- Zeitpunkt
- t2
- Zeitpunkt
- t3
- Zeitpunkt
- t4
- Zeitpunkt
- Δt
- Zeitintervall
- I
- Gang
- II
- Gang
- III
- Gang
- V
- Gang
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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