DE102017004681B4 - Ändern einer Übersetzung in einem Getriebe eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Ändern einer Übersetzung in einem Getriebe (2) eines Fahrzeugs (1), wobei das Getriebe (2) angeordnet ist, um Drehmoment in einem Antriebsstrang (3) zwischen einer Energiequelle (4) und mindestens einem Antriebsrad (8) des Fahrzeugs (1) zu übertragen, das Getriebe (2) steuerbar ist, um mindestens zwei Gänge einzukuppeln, die eine unterschiedliche Übersetzung aufweisen, wobei das Verfahren Schritte umfasst zum:
- Anwenden (s101) einer ersten Kraft (FA1), die auf ein einkuppelndes Element (43) einwirkt, das zwischen dem Getriebe (2) und dem mindestens einen Antriebsrad (8) angeordnet ist;
- Verringern (s102) eines von der Energiequelle (4) erzeugten Drehmoments (TPS);
- Trennen (s103) des Getriebes (2) vom mindestens einen Antriebsrad (8) mittels der ersten Kraft (FA1), die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wenn die erste Kraft (FA1) eine Reaktionskraft (FR) überwindet, die auf das einkuppelnde Element (43) einwirkt, wobei die Reaktionskraft (FR) ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element (43) übertragenen Drehmoments (TS) ist;
- Ändern (s104) der Übersetzung des Getriebes (2), wenn das Getriebe (2) vom mindestens einen Antriebsrad (8) getrennt ist; und
- Verbinden (s105) des Getriebes (2) mit dem mindestens einen Antriebsrad (8), wenn die Übersetzung des Getriebes (2) geändert wurde.

Description

  • HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ändern einer Übersetzung in einem Getriebe eines Fahrzeugs, ein System zum Ändern einer Übersetzung in einem Getriebe eines Fahrzeugs, ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt und ein Fahrzeug nach den beigefügten Ansprüchen.
  • Fahrzeuge und insbesondere Fahrzeuge zum Schwerguttransport, z. B. Lastkraftwagen, sind üblicherweise mit einem Getriebe ausgestattet, das mit einer Energiequelle wie einem internen Verbrennungsmotor, einem Elektromotor oder einer Kombination davon verbunden ist. Das Getriebe kann automatisch, manuell oder eine Kombination davon sein. In einem automatisierten Schaltgetriebe, einem sogenannten AMT-Getriebe, wird das Getriebe durch eine elektronische Steuervorrichtung gesteuert. Ein solches Getriebe kann mit einer Hauptgetriebevorrichtung ausgestattet ist, die mit einer Hauptwelle versehen ist. Eine Vorgelegewelle ist parallel zur Hauptwelle angeordnet. Die Hauptwelle kann mit einer Antriebswelle über die Vorgelegewelle und mit einer Abtriebswelle im Getriebe über eine Stufengetriebevorrichtung verbunden werden, falls eine solche Stufengetriebevorrichtung im Getriebe integriert ist. Die Stufengetriebevorrichtung kann eine separate Vorrichtung bilden, anstatt im Getriebe integriert zu sein. Das Getriebe kann auch mit einer Splitgetriebevorrichtung ausgestattet sein, die zwischen der Antriebswelle und der Vorgelegewelle angeordnet ist.
  • Ein Bremsmechanismus kann angeordnet sein, um die Vorgelegewelle in Verbindung mit einem Gangwechsel im Getriebe zu verlangsamen, um synchrone Drehzahlen zwischen der Vorgelegewelle und der Hauptwelle zu erreichen, sodass der neue Gang eingekuppelt werden kann, ohne dass eine Differenz in der Drehzahl zwischen diesen Getriebeteilen im Getriebe existiert, die ineinander in dem Moment eingekuppelt werden, in dem der neue Gang eingekuppelt wird. Der Bremsmechanismus wird deshalb verwendet, um die Vorgelegewelle in Bezug auf die Hauptwelle in einer Phase während eines Schaltvorgangs zu verlangsamen, in der das Hauptgetriebe in der Leerlaufposition ist, während die Vorgelegewelle von der Hauptwelle getrennt ist. Ein ähnlicher Bremsmechanismus kann auch angeordnet sein, um die Hauptwelle in Verbindung mit einem Gangwechsel im Getriebe zu verlangsamen.
  • In Getrieben dieses Typs können die Synchronisationsvorrichtungen, die konische Synchronisationsringe und Kupplungsringe umfassen, durch Kupplungsmuffen ersetzt werden, die mit Keilverzahnungen ausgestattet sind, die axial versetzt sind, um in Getrieberäder einzukuppeln, die auf der Hauptwelle platziert sind. Jedes Getrieberad, das auf der Hauptwelle platziert ist, ist in entsprechende Getrieberadelemente eingekuppelt, die fest an der Vorgelegewelle angebracht sind. Beim Schalten wird die Kupplungsmuffe axial versetzt, um in Kupplungszähne einzugreifen, die auf einem wählbaren Getrieberad angeordnet sind, um das Getrieberad mit der Hauptwelle zu verbinden und durch Drehung an dieser zu sichern. Die Synchronisationsvorrichtung in der Splitgetriebevorrichtung und in der Stufengetriebevorrichtung kann auch durch Kupplungsmuffen ersetzt werden.
  • Die Synchronisation zwischen Getrieberädern und Wellen im Getriebe wird für bestimmte Gangschaltungen von der Energiequelle bereitgestellt. Die Energiequelle beschleunigt das Getrieberad oder die Welle, die miteinander zu verbinden sind. Wenn die Synchronisation erzielt wurde, sind das Getrieberad und die Welle durch die Kupplungsmuffe verbunden.
  • Die Stufengetriebevorrichtung ist üblicherweise zwischen der Hauptgetriebevorrichtung und einer Gelenkwelle vorgesehen, die an die Antriebsräder des Fahrzeugs gekoppelt ist. Die Stufengetriebevorrichtung ist in einem Getriebegehäuse untergebracht und umfasst eine Antriebswelle, die an die Hauptgetriebevorrichtung gekoppelt ist, eine Abtriebswelle und zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle ist ein Planetengetriebe der Stufengetriebevorrichtung angeordnet. Das Planetengetriebe umfasst üblicherweise drei Komponenten, die relativ zueinander drehbar angeordnet sind, nämlich ein zentrales Getrieberad, einen Planetenträger mit Planetenrädern und ein äußeres Getrieberad. Mit der Kenntnis der Anzahl der Zähne des zentralen Getrieberads und des äußeren Getrieberads kann die relative Drehzahl der drei Komponenten während des Betriebs ermittelt werden. In einer Stufengetriebevorrichtung kann das zentrale Getrieberad drehbar mit der Antriebswelle, einer Anzahl an Planetenrädern, die in das zentrale Getrieberad eingreifen, wobei die Planetenräder drehbar am Planetenträger montiert sind, der mit der Abtriebswelle fest verbunden ist, und einem axial versetzbaren äußeren Getrieberad verbunden sein, das die Planetenräder umgibt und in diese eingreift. Die Zähne des zentralen Getrieberads, der Planetenräder und des äußeren Getrieberads können schrägverzahnt sein, das heißt, sie weisen einen Winkel zu einer gemeinsamen Drehachse des zentralen Getrieberads, des Planetenträgers und des äußeren Getrieberads auf.
  • Es gibt Stufengetriebe, in denen die Synchronisationsvorrichtungen durch mit einer Keilverzahnung versehene Kupplungsmuffen ersetzt sind. Durch Steuern des Getriebes auf eine Synchrondrehzahl zwischen den zwei einzukuppelnden Komponenten wird eine axiale Versetzung der Kupplungsmuffe ermöglicht, um die Komponenten zu verbinden. Wenn die Komponenten ausgekuppelt werden sollten, wird das Getriebe so gesteuert, dass ein Drehmomentausgleich zwischen den Komponenten eintritt, sodass die Kupplungsmuffe kein Drehmoment überträgt. Es wird dann möglich, die Kupplungsmuffe axial zu bewegen, um die Komponenten voneinander auszukuppeln.
  • Das Dokument US 6 196 944 B1 zeigt ein Planetengetriebe, das ein zentrales Getrieberad, einen Planetenträger mit Planetenrädern und ein äußeres Getrieberad umfasst. Das zentrale Getrieberad kann in einer Gangposition im niedrigen Bereich mittels einer Kupplungsmuffe mit der Antriebswelle verbunden sein und in einer Gangposition im hohen Bereich von der Antriebswelle ausgekuppelt sein. In der Gangposition im hohen Bereich ist die Antriebswelle mittels der gleichen Kupplungsmuffe mit dem Planetenträger verbunden. Das äußere Getrieberad ist fest mit einem Getriebegehäuse verbunden. Das bekannte Planetengetriebe ist in einem Zusatzgetriebe angeordnet, das nur zwei Gangpositionen aufweist.
  • Das Dokument US 6 196 944 B1 zeigt ein Getriebe für Motorfahrzeuge, das ein Planetengetriebe umfasst, das eine erste und eine zweite Muffe umfasst, die auf den Planetenträger, das äußere Getrieberad, das Getriebegehäuse und die Abtriebswelle einwirken. Die erste und die zweite Muffe sind als eine verbundene Einheit gesteuert.
  • Aus Dokument DE 10 2013 216 166 A1 ist ein Mehrgruppengetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, mittels welchem ein Schaltkomfort erhöht werden kann. Dazu umfasst das Mehrgruppengetriebe ein mehrgängiges Hauptgetriebe und zumindest eine als Planetengetriebe ausgebildete Bereichsgruppe, die eine langsame und eine schnelle Übersetzungsstufe aufweist und zugkraftunterbrechend schaltet. Der höchste Gang des Hauptgetriebes weist in Kombination mit der langsamen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe annähernd die gleiche Übersetzung auf wie der kleinste Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der schnellen Übersetzungsstufe der Bereichsgruppe. Dabei erfolgt je nach Schaltrichtung ein Umschalten durch einen direkten oder indirektem Durchtrieb durch das Hauptgetriebe bzw. die Bereichsgruppe.
  • Ferner zeigt Dokument DE 10 2009 002 205 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes mit mindestens einem formschlüssigen Schaltelement, das beim Schalten ohne zusätzliche Synchronisierung innerhalb vordefinierter Schaltzeiten betätigbar ist.
  • Zudem ist Dokument DE 10 2011 087 376 A1 eine Steuerungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs zu entnehmen, die ein Ansteuerungssignal zum Auflösen einer Zahnauf-Zahn-Stellung an einem formschlüssigen Schaltelement abhängig von einer Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs ermittelt.
  • Der Antriebsstrang kann mit einem oder mehreren Nebenabtrieben versehen sein, mit dem bzw. denen zusätzliche Ausrüstung verbunden sein kann. Diese zusätzliche Ausrüstung kann beispielsweise ein neigbarer Körper, ein Kran oder ein Betonmischer sein, der Drehmoment vom Nebenabtrieb aufnimmt. Deshalb wird Drehmoment von einer Energiequelle im Antriebsstrang über den Nebenabtrieb an die zusätzliche Ausrüstung übertragen. Der Nebenabtrieb kann an der Energiequelle angeordnet sein, auf einer Abtriebswelle der Energiequelle oder am Getriebe oder an einer Kombination davon im Antriebsstrang. Falls der Nebenabtrieb jedoch dem Teil der Kupplung nachgeschaltet ist, der an der Energiequelle fixiert ist, kann es schwierig oder sogar unmöglich sein, Gänge im Getriebe zu schalten, da kein Drehmoment an den Nebenabtrieb übertragen werden kann, wenn die Kupplung ausgekuppelt ist. Aus diesem Grund kann ein Fahrzeug nicht fahrbereit sein, wenn ein der Kupplung nachgeschalteter Nebenabtrieb aktiviert ist. Falls der Nebenabtrieb der Kupplung vorgeschaltet angeordnet ist, kann es eine Grenze für das Ausmaß an Drehmoment geben, das an den Nebenabtrieb übertragen wird, wenn ein Schalten von Gängen erlaubt ist.
  • Außerdem ist es schwierig, das Drehmoment abzuschätzen, das an die mit dem Nebenabtrieb verbundene zusätzliche Ausrüstung übertragen wird. Um Oszillationen im Antriebsstrang zu vermeiden, ist es wichtig, dass beim Schalten von Gängen im Getriebe kein Drehmoment an die Antriebsräder übertragen wird. Solche Oszillationen machen es schwer, das Getriebe beim Schalten in den nächsten Gang zu synchronisieren. Außerdem können der Fahrer und die Fahrgäste im Fahrzeug aufgrund der Oszillationen etwas Unbehagen spüren.
  • Unter einigen Umständen, wenn die zusätzliche Ausrüstung nicht mit einem Nebenabtrieb verbunden ist oder auch, wenn der Antriebsstrang nicht mit einem Nebenabtrieb versehen ist, können Oszillationen im Antriebsstrang auftreten, wenn die Kupplung ausgekuppelt wird oder wenn ein Gang beim Gangwechsel ausgekuppelt wird. Eine solche Situation kann zum Beispiel eintreten, wenn eine Steuereinheit für den Antriebsstrang Informationen empfängt, dass die Energiequelle kein Drehmoment liefert, aber die Energiequelle tatsächlich Drehmoment liefert. Wenn deshalb die Kupplung danach auf Basis von falschen Informationen von der Steuereinheit getrennt wird, treten solche Oszillationen im Antriebsstrang auf.
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Trotz der bekannten Lösungen besteht der Bedarf, ein Getriebe in einem Antriebsstrang weiterzuentwickeln, wobei im Getriebe ein Schalten von Gängen eintreten kann, wenn ein Nebenabtrieb am Getriebe Drehmoment überträgt. Es besteht auch der Bedarf, ein Getriebe weiterzuentwickeln, bei dem Oszillationen beim Gangwechsel vermieden werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Getriebe bereitzustellen, in dem ein Schalten von Gängen eintreten kann, wenn ein Nebenabtrieb am Getriebe Drehmoment überträgt.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Getriebe bereitzustellen, bei dem Oszillationen beim Gangwechsel vermieden werden.
  • Die hierin erwähnte Aufgabe und andere Aufgaben werden durch ein Verfahren zum Ändern einer Übersetzung in einem Getriebe eines Fahrzeugs, ein System zum Ändern einer Übersetzung in einem Getriebe eines Fahrzeugs, ein Computerprogramm, ein Computerprogrammprodukt und ein Fahrzeug nach den unabhängigen Ansprüchen erzielt.
  • Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ändern einer Übersetzung in einem Getriebe eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Getriebe ist angelegt, Drehmoment zwischen einer Energiequelle und mindestens einem Antriebsrad des Fahrzeugs zu übertragen. Das Getriebe ist steuerbar, um mindestens zwei Gänge einzukuppeln, die unterschiedliche Übersetzungen aufweisen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
    • - Anwenden einer ersten Kraft, die auf ein einkuppelndes Element einwirkt, das zwischen dem Getriebe und dem mindestens einen Antriebsrad angeordnet ist;
    • - Verringern eines von der Energiequelle erzeugten Drehmoments;
    • - Trennen des Getriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wenn die erste Kraft eine Reaktionskraft überwindet, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wobei die Reaktionskraft ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element übertragenen Drehmoments ist;
    • - Ändern der Übersetzung des Getriebes, wenn das Getriebe vom mindestens einen Antriebsrad getrennt ist; und
    • - Verbinden des Getriebes mit dem mindestens einen Antriebsrad, wenn die Übersetzung des Getriebes geändert wurde.
  • Der Schritt zum Anwenden einer ersten Kraft, die auf ein einkuppelndes Element einwirkt, das zwischen dem Getriebe und dem mindestens einen Antriebsrad angeordnet ist, umfasst ein Anwenden einer ersten Kraft auf das einkuppelnde Element, sodass beim Schalten von Gängen Oszillationen vermieden werden. Der Schritt zum Verringern des von der Energiequelle erzeugten Drehmoments wird das an die Antriebsräder übertragene Drehmoment verringern. Der Schritt zum Trennen des Getriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wenn die erste Kraft eine Reaktionskraft überwindet, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wobei die Reaktionskraft ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element übertragenen Drehmoments ist, wird Oszillationen im Antriebsstrang vermeiden, wenn das Getriebe vom mindestens einen Antriebsrad getrennt ist. Aufgrund der Konfiguration des einkuppelnden Elements wird das durch das einkuppelnde Element übertragene Drehmoment in einer Reaktionskraft resultieren. Wenn die Reaktionskraft einen bestimmten Pegel erreicht, überwindet die erste Kraft die Reaktionskraft und die erste Kraft trennt das Getriebe vom mindestens einen Antriebsrad. Der Schritt zum Ändern der Übersetzung des Getriebes, wenn das Getriebe vom mindestens einen Antriebsrad getrennt ist, wird ohne Oszillationen im Antriebsstrang und ohne eine Übertragung von Drehmoment vom Getriebe an das mindestens eine Antriebsrad durchgeführt. Der Schritt zum Verbinden des Getriebes mit dem mindestens einen Antriebsrad, wenn die Übersetzung des Getriebes geändert wurde, umfasst ein Verbinden des Getriebes mit dem mindestens einen Antriebsrad mittels des einkuppelnden Elements. Das obige Verfahren stellt ein Getriebe bereit, in dem Oszillationen im Antriebsstrang beim Schalten von Gängen vermieden werden.
  • Die Verfahrensschritte können mithilfe einer Steuereinheit durchgeführt und/oder gesteuert werden, die mit der Energiequelle und dem Getriebe verbunden ist.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst der Schritt zum Trennen des Getriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wenn die erste Kraft eine Reaktionskraft überwindet, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wobei die Reaktionskraft ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element übertragenen Drehmoments ist, einen Schritt zum:
    • - Anpassen der Größe der ersten Kraft, sodass Oszillationen im Antriebsstrang vermieden werden, wenn die erste Kraft die Reaktionskraft überwindet und wenn das Getriebe vom mindestens einen Antriebsrad getrennt ist.
  • Der Schritt zum Anpassen der Größe der ersten Kraft, sodass Oszillationen im Antriebsstrang vermieden werden, wenn die erste Kraft die Reaktionskraft überwindet und wenn das Getriebe vom mindestens einen Antriebsrad getrennt ist, umfasst ein Anwenden einer ersten Kraft, die so niedrig wie möglich ist, sodass das Getriebe vom mindestens einen Antriebsrad getrennt wird, wenn das vom einkuppelnden Element übertragene Drehmoment auf einem Pegel ist, sodass der dem Getriebe nachgeschaltete Antriebsstrang nicht durch Torsionskräfte hochgedreht wird. Deshalb treten im Antriebsstrang keine Oszillationen auf.. Beim Anwenden der ersten Kraft auf das einkuppelnde Element, bevor oder wenn sich das von der Energiequelle erzeugte Drehmoment verringert, trennt das einkuppelnde Element das Getriebe vom mindestens einen Antriebsrad, wenn sich die Reaktionskraft unter den Pegel der Reaktionskraft verringert. Die Reaktionskraft verringert sich als eine Folge davon, dass sich das Drehmoment verringert, das vom einkuppelnden Element übertragen wird.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung ist der mindestens eine Nebenabtrieb im Antriebsstrang angeordnet und wird von der Energiequelle angetrieben und dabei umfasst der Schritt zum Trennen des Getriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wenn die erste Kraft eine Reaktionskraft überwindet, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wobei die Reaktionskraft ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element übertragenen Drehmoments ist, einen Schritt zum:
    • - Trennen des Getriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels der ersten Kraft, wenn das Drehmoment von der Energiequelle im Wesentlichen einem Drehmoment entspricht, das auf den mindestens einen Nebenabtrieb einwirkt.
  • Der Schritt zum Trennen des Getriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels der ersten Kraft, wenn das Drehmoment von der Energiequelle im Wesentlichen einem Drehmoment entspricht, das auf den mindestens einen Nebenabtrieb einwirkt, führt dazu, dass wenig oder kein Drehmoment von der Energiequelle zum einkuppelnden Element übertragen wird, wodurch die Reaktionskraft aufgrund eines vom einkuppelnden Element übertragenen, abnehmenden Drehmoments minimiert wird. Das vom einkuppelnden Element übertragene Drehmoment kann im Wesentlichen null sein und deshalb kann auch die Reaktionskraft im Wesentlichen null sein, wenn im Wesentlichen das gesamte Drehmoment von der Energiequelle zum mindestens einen Nebenabtrieb übertragen wird.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung ist der mindestens eine Nebenabtrieb dem einkuppelnden Element im Antriebsstrang vorgeschaltet angeordnet. Beim Auskuppeln des Getriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels des einkuppelnden Elements wird deshalb weiterhin Drehmoment von der Energiequelle an den Nebenabtrieb übertragen.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst der Schritt zum Verringern von von der Energiequelle erzeugtem Drehmoment einen Schritt zum:
    • - Steuern des Drehmoments von der Energiequelle, sodass es im Wesentlichen dem Drehmoment entspricht, das auf den mindestens einen Nebenabtrieb einwirkt. Um zusätzlicher Ausrüstung, die mit dem Nebenabtrieb verbunden ist, Drehmoment bereitzustellen, wird die Energiequelle gesteuert, um das Drehmoment zu liefern, das für den Antrieb der mit dem Nebenabtrieb verbundenen Ausrüstung benötigt wird.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung ist das mindestens eine Antriebsrad mit einer Gelenkwelle verbunden und dabei umfasst der Schritt zum Trennen des Getriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wenn die erste Kraft eine Reaktionskraft überwindet, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wobei die Reaktionskraft ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element übertragenen Drehmoments ist, einen Schritt zum:
    • - Trennen des Getriebes von der Gelenkwelle mittels des einkuppelnden Elements; und wobei der Schritt zum Verbinden des Getriebes mit dem mindestens einen Antriebsrad, wenn die Übersetzung des Getriebes geändert wurde, einen Schritt umfasst zum:
    • - Verbinden des Getriebes mit der Gelenkwelle mittels des einkuppelnden Elements.
  • Beim Trennen des Getriebes von der Gelenkwelle mittels des einkuppelnden Elements wird kein Drehmoment an die Gelenkwelle und an das mindestens eine Antriebsrad übertragen.
  • Beim Verbinden des Getriebes mit der Gelenkwelle mittels des einkuppelnden Elements wird möglicherweise ein Drehmoment an die Gelenkwelle und an das mindestens eine Antriebsrad übertragen.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst das einkuppelnde Element eine axial versetzbare Kupplungsmuffe, die in einer ersten Position angeordnet ist, um das Getriebe vom mindestens einen Antriebsrad des Fahrzeugs zu trennen, und in einer zweiten Position angeordnet ist, um das Getriebe mit dem mindestens einen Antriebsrad des Fahrzeugs zu verbinden, und wobei der Schritt zum Verbinden des Getriebes mit dem mindestens einen Antriebsrad, wenn die Übersetzung des Getriebes geändert wurde, einen Schritt umfasst zum:
    • - Synchronisieren der Drehzahl zwischen dem Getriebe und der Gelenkwelle mittels eines synchronisierenden Elements vor dem Verbinden des Getriebes mit dem mindestens einen Antriebsrad.
  • Der Schritt zum Synchronisieren der Drehzahl zwischen dem Getriebe und der Gelenkwelle mittels eines synchronisierenden Elements vor dem Verbinden des Getriebes mit dem mindestens einen Antriebsrad kann ein Beschleunigen eines sich drehenden Elements des Getriebes umfassen, um die Drehzahl zwischen dem sich drehenden Element des Getriebes und der Gelenkwelle zu synchronisieren.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst der Schritt zum Trennen des Getriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wenn die erste Kraft eine Reaktionskraft überwindet, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wobei die Reaktionskraft ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element übertragenen Drehmoments ist, einen Schritt zum:
    • - axialen Versetzen der Kupplungsmuffe an die erste Position mittels der ersten Kraft; und wobei der Schritt zum Verbinden des Getriebes mit dem mindestens einen Antriebsrad, wenn die Übersetzung des Getriebes geändert wurde, einen Schritt umfasst zum:
    • - axialen Versetzen der Kupplungsmuffe an die zweite Position mittels einer zweiten Kraft, wobei die zweite Kraft größer als die erste Kraft ist.
  • Der Schritt zum axialen Versetzen der Kupplungsmuffe an die erste Position mittels der ersten Kraft umfasst ein Trennen des Getriebes vom mindestens einen Antriebsrad und verhindert deshalb, dass Oszillationen im Antriebsstrang auftreten.
  • Der Schritt zum axialen Versetzen der Kupplungsmuffe an die zweite Position mittels einer zweiten Kraft, wobei die zweite Kraft größer als die erste Kraft ist, umfasst ein Verbinden des Getriebes mit dem mindestens einen Antriebsrad auf eine rasche und zuverlässige Weise als Ergebnis der zweiten Kraft, die größer als die erste Kraft ist.
  • Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Stufengetriebe mit einem Planetengetriebe versehen, das angelegt ist, einen Gang in einem hohen Bereich und einen Gang in einem niedrigen Bereich bereitzustellen, wobei der Schritt zum Trennen des Getriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wenn die erste Kraft eine Reaktionskraft überwindet, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wobei die Reaktionskraft ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element übertragenen Drehmoments ist, einen Schritt umfasst zum:
    • - Trennen des Planetengetriebes des Stufengetriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels des einkuppelnden Elements;
    und wobei der Schritt zum Verbinden des Getriebes mit dem mindestens einen Antriebsrad, wenn die Übersetzung des Getriebes geändert wurde, umfasst:
    • - Verbinden des Planetengetriebes des Stufengetriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels des einkuppelnden Elements.
  • Der Schritt zum Trennen des Planetengetriebes des Stufengetriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels des eingreifenden Elements umfasst ein Trennen von drehbaren Teilen des Planetengetriebes vom mindestens einen Antriebsrad, sodass kein Drehmoment oder keine Drehung vom mindestens einen Antriebsrad an das Planetengetriebe übertragen werden kann.
  • Beim Verbinden des Planetengetriebes des Stufengetriebes mit dem mindestens einen Antriebsrad mittels des einkuppelnden Elements kann Drehmoment an das mindestens eine Antriebsrad übertragen werden.
  • Beim Trennen des Planetengetriebes des Stufengetriebes vom mindestens einen Antriebsrad wird der Antriebsstrang so gesteuert, dass ein Drehmomentausgleich zwischen dem Planetengetriebe des Stufengetriebes vom mindestens einen Antriebsrad eintritt, sodass das einkuppelnde Element kein Drehmoment überträgt. Durch Steuern des Antriebsstrangs auf eine Synchrondrehzahl zwischen dem Planetengetriebe des Stufengetriebes und dem mindestens einen Antriebsrad wird eine axiale Versetzung des einkuppelnden Elements ermöglicht, um das Planetengetriebe des Stufengetriebes und das mindestens eine Antriebsrad zu verbinden.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung ist die Gelenkwelle mit einer Abtriebswelle des Stufengetriebes verbunden, und der Schritt zum Trennen des Getriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wenn die erste Kraft eine Reaktionskraft überwindet, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wobei die Reaktionskraft ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element übertragenen Drehmoments ist, umfasst einen Schritt zum:
    • - Trennen des Planetengetriebes des Stufengetriebes von der Abtriebswelle mittels des einkuppelnden Elements;
    und wobei der Schritt zum Verbinden des Getriebes mit dem mindestens einen Antriebsrad, wenn die Übersetzung des Getriebes geändert wurde, einen Schritt umfasst zum:
    • - Verbinden des Planetengetriebes des Stufengetriebes mit der Abtriebswelle mittels des einkuppelnden Elements.
  • Der Schritt zum Trennen des Planetengetriebes des Stufengetriebes von der Abtriebswelle mittels des einkuppelnden Elements umfasst ein Trennen von drehbaren Teilen des Planetengetriebes von der Abtriebswelle, sodass kein Drehmoment oder keine Drehung vom mindestens einen Antriebsrad von der Abtriebswelle an das Planetengetriebe übertragen werden kann.
  • Aufgrund des Schritts des Verbindens des Planetengetriebes des Stufengetriebes mit der Abtriebswelle mittels des einkuppelnden Elements wird möglicherweise ein Drehmoment an die Abtriebswelle und an das mindestens eine Antriebsrad übertragen.
  • Eine Steuereinheit ist mit dem Antriebsstrang verbunden, wie der Energiequelle, einer Kupplung und dem Getriebe, um die obige Gangschaltung zu erreichen. Die Steuereinheit kann die Motorsteuereinheit sein oder kann eine Vielzahl von verschiedenen Steuereinheiten umfassen. Ein Computer kann mit der Steuereinheit verbunden sein.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein System zum Ändern einer Übersetzung in einem Getriebe eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das Getriebe ist angeordnet, um Drehmoment in einem Antriebsstrang zwischen einer Energiequelle und mindestens einem Antriebsrad des Fahrzeugs zu übertragen, wobei das Getriebe steuerbar ist, um mindestens zwei Gänge mit unterschiedlichen Übersetzungen einzukuppeln, das System umfassend:
    • - Mittel zum Anwenden einer ersten Kraft, die auf ein einkuppelndes Element zwischen dem Getriebe und dem mindestens einen Antriebsrad einwirkt;
    • - Mittel zum Verringern eines von der Energiequelle erzeugten Drehmoments;
    • - Mittel zum Trennen des Getriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wenn die erste Kraft eine Reaktionskraft überwindet, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wobei die Reaktionskraft ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element übertragenen Drehmoments ist;
    • - Mittel zum Ändern der Übersetzung des Getriebes, wenn das Getriebe vom mindestens einen Antriebsrad getrennt ist; und wobei
    • - das Mittel zum Anwenden einer ersten Kraft auch zum Verbinden des Getriebes mit dem mindestens einen Antriebsrad angelegt ist, wenn die Übersetzung des Getriebes geändert wurde.
  • Das Mittel zum Anwenden einer ersten Kraft, die auf ein einkuppelndes Element zwischen dem Getriebe und dem mindestens einen Antriebsrad einwirkt, umfasst ein pneumatisches, hydraulisches oder elektrisches Stellglied.
  • Das Mittel zum Verringern des von der Energiequelle erzeugten Drehmoments kann eine mit der Energiequelle verbundene Steuereinheit umfassen.
  • Das Mittel zum Trennen des Getriebes vom mindestens einen Antriebsrad mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wenn die erste Kraft eine Reaktionskraft überwindet, die auf das einkuppelnde Element einwirkt, wobei die Reaktionskraft ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element übertragenen Drehmoments ist, umfasst ein pneumatisches, hydraulisches oder elektrisches Stellglied.
  • Das Mittel zum Ändern der Übersetzung des Getriebes, wenn das Getriebe vom mindestens einen Antriebsrad getrennt ist, umfasst ein pneumatisches, hydraulisches oder elektrisches Stellglied.
  • Das das Mittel zum Anwenden einer ersten Kraft ist auch zum Verbinden des Getriebes mit dem mindestens einen Antriebsrad angelegt, wenn die Übersetzung des Getriebes geändert wurde. Die Verwendung des gleichen Mittels zum Trennen und Verbinden des Getriebes vom bzw. mit dem mindestens einen Antriebsrad verbessert die Kosteneffizienz und verringert das Gesamtgewicht des Fahrzeugs.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst das System ferner:
    • - dass das Mittel zum Anwenden einer ersten Kraft angelegt ist, um eine zweite Kraft zu erzeugen, die größer als die erste Kraft ist, wenn das Getriebe mit dem mindestens einen Antriebsrad verbunden wird.
  • Die erste und die zweite Kraft können durch das gleiche Mittel erzeugt werden.
  • Weitere Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich.
  • Figurenliste
  • Unten findet sich als Beispiele eine Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
    • 1 ein Fahrzeug nach einer Ausführungsform der Erfindung schematisch illustriert,
    • 2 einen Antriebsstrang nach einer Ausführungsform der Erfindung schematisch illustriert,
    • 3 einen Antriebsstrang in einer Gangposition in einem niedrigen Bereich nach einer Ausführungsform der Erfindung schematisch illustriert,
    • 4 einen Antriebsstrang in einer Gangposition in einem niedrigen Bereich nach einer Ausführungsform der Erfindung schematisch illustriert,
    • 5 einen Antriebsstrang in einer Gangposition in einem hohen Bereich nach einer Ausführungsform der Erfindung schematisch illustriert,
    • 6a und 6b Diagramme für ein Verfahren zum Ändern einer Übersetzung in einem Getriebe eines Fahrzeugs nach einer Ausführungsform der Erfindung schematisch illustrieren und
    • 7 ein Ablaufdiagramm für das Verfahren zum Ändern einer Getriebeübersetzung in einem Getriebe eines Fahrzeugs nach einer Ausführungsform der Erfindung schematisch illustriert.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • 1 illustriert ein Fahrzeug 1 nach einer Ausführungsform der Erfindung schematisch. Das Fahrzeug 1 enthält einen Antriebsstrang 3, der eine Energiequelle 4 wie einen internen Verbrennungsmotor, ein Getriebe 2 und eine Gelenkwelle 10 umfasst. Der Verbrennungsmotor 4 ist an das Getriebe 2 gekoppelt. Das Getriebe 2 ist ferner über die Gelenkwelle 10 mit den Antriebsrädern 8 des Fahrzeugs 1 verbunden. Das Getriebe 2 der vorliegenden Erfindung umfasst ein Stufengetriebe und soll die Anzahl der Gangoptionen verdoppeln. Hierin wird auf verschiedene Positionen im Antriebsstrang 3/des Antriebsstrangs 3 Bezug genommen. In diesem Kontext bezeichnet der Begriff vorgeschaltet eine Position zur Energiequelle 4 hin und der Begriff nachgeschaltet bezeichnet eine Position zu den Antriebsrädern 8 hin.
  • 2 zeigt einen Teil des Antriebsstrangs 3 schematisch, der den Verbrennungsmotor 4 und eine Kupplung 11 umfasst. Die Figur offenbart ferner das Getriebe 2, das drei Getriebeeinheiten 15A, 15B, 15C umfasst. Eine erste Getriebeeinheit 15A besteht aus einem herkömmlichen Hauptgetriebe, das auf drei verschiedene Vorwärtsübersetzungen gesetzt werden kann. Die Figur offenbart ferner eine zweite Getriebeeinheit 15B, die aus einem Stufengetriebe besteht, das der Hauptgetriebeeinheit 15A nachgeschaltet angeordnet ist. Die Stufengetriebeeinheit 15B ist von einem Getriebegehäuse 12 umgeben und wird weiter in Bezug auf die 3 bis 5 besprochen. Eine dritte Getriebeeinheit 15C befindet sich dem Hauptgetriebe 15A in Richtung des Drehmoments vom Verbrennungsmotor 4 zu den Antriebsrädern 8 vorgeschaltet. Die dritte Getriebeeinheit 15C besteht aus einem Splitgetriebe, das für jeden Gang des Hauptgetriebes zwei Gangschritte mit verschiedenen Übersetzungen bereitstellt, um mehr Übersetzungen des Getriebes 2 bereitzustellen.
  • Anstatt einer auskuppelbaren Kupplung 11 kann eine Anordnung mit ersten und zweiten elektrischen Maschinen (nicht offenbart) angeordnet sein, um ein Planetengetriebe (nicht offenbart) zu drehen und abzubremsen, das im Antriebsstrang 3 angeordnet ist und dem Getriebe 2 vorgeschaltet ist. In einer solchen Anordnung sollte die erste elektrische Maschine an einem zentralen Getrieberad (nicht offenbart) des Planetengetriebes angeordnet sein, und die zweite elektrische Maschine sollte am ersten Außengetrieberad (nicht offenbart) des Planetengetriebes angeordnet sein. Die erste und die zweite elektrische Maschine können die Energiequelle sein oder einen Teil der Energiequelle bilden.
  • In Bezug auf das Hauptgetriebe 15A umfasst eine Vorgelegewelle 202 Getrieberäder 203A, 204A, 205A, die drehbar an der Vorgelegewelle 202 fixiert sind. Das Getrieberad 203A stellt zum Beispiel den ersten Gang dar, das Getrieberad 204A den zweiten Gang und das Getrieberad 205A den dritten Gang. Eine Hauptwelle 206 umfasst entsprechende Getrieberäder 203B, 204B, 205B, die sich frei in Bezug auf die Hauptwelle 206 drehen, die aber selektiv zur Drehung an der Hauptwelle 206 gesichert werden können, um einen Gang einzukuppeln. Der erste Gang des Hauptgetriebes kann zum Beispiel eingekuppelt werden, indem eine erste Hauptmuffe 207, die angeordnet ist, um sich mit der Hauptwelle 206 zu drehen, an eine Position manövriert wird, an der das Getrieberad 203B eingekuppelt ist, d. h., links in der Figur, wodurch das Getrieberad 203B dazu gebracht wird, die Hauptwelle 206 zu drehen und dadurch auch die Vorgelegewelle 202 an der Hauptwelle 206 über das Getrieberad 203A einzukuppeln. Jedes Paar an Getrieberädern auf der Vorgelegewelle 202 und der Hauptwelle 206 stellt eine Übersetzung dar.
  • Der zweite Gang des Hauptgetriebes kann eingekuppelt werden, indem die erste Hauptmuffe 207 aus dem Getrieberad 203B ausgekuppelt wird und stattdessen eine zweite Hauptmuffe 208 an eine Position rechts in der Figur bewegt wird, an der stattdessen das Getrieberad 204B eingekuppelt ist, wodurch das Getrieberad 204B dazu gebracht wird, die Hauptwelle 206 zu drehen. Der dritte Gang des Hauptgetriebes kann dementsprechend eingekuppelt werden, indem die zweite Hauptmuffe 208 an eine Position links in der Figur manövriert wird, an der stattdessen das Getrieberad 205B eingekuppelt wird, wodurch das Hauptgetriebe in den dritten Gang gesetzt wird. Der erste bis dritte Gang werden jeweils für eine Vielzahl der Gesamtanzahl der vom Getriebe 2 insgesamt bereitgestellten Gänge verwendet. Der erste Gang des Hauptgetriebes 15A wird zum Beispiel für den ersten und den zweiten Gang des Getriebes 2 verwendet, niedrige und hohe Splitgruppe, niedriger Bereich, und auch für den siebten und achten Gang, niedrige und hohe Splitgruppe, hoher Bereich, auf eine Fachleuten gut bekannte Weise.
  • Ferner umfasst die Vorgelegewelle 202 in Bezug auf das Splitgetriebe 15C ein zusätzliches Getrieberad 209A, das ähnlich wie oben an der Vorgelegewelle 202 drehbar befestigt ist. Eine Antriebswelle 201 umfasst ein entsprechendes Getrieberad 209B, das sich frei in Bezug auf die Antriebswelle 201 dreht, aber das selektiv für die Drehung mit der Antriebswelle 201 durch eine Splitthülse 210 gesichert werden kann, die mit einer Splitsynchronisierungseinheit versehen sein kann. Die Splitthülse 210 kann ferner verwendet werden, um die Getriebeantriebswelle 201 direkt mit dem Getrieberad 205B zu verbinden. Das Getrieberadpaar 209A-B und die Kupplungseinheit 210 können dadurch zwei verschiedene Splitgetriebeübersetzungen für jeden Gang des Hauptgetriebes in zwei Teilen bereitstellen.
  • Wenn z. B. der erste Gang eingekuppelt ist, ist die Splitthülse 210 angeordnet, um das Getrieberad 205B einzukuppeln. Dies hat das Ergebnis, dass die Antriebswelle 201 direkt mit dem Getrieberad 205B verbunden ist, das über das Getrieberad 205A eine erste Übersetzung zwischen der Antriebswelle 201 und der Vorgelegewelle 202 herstellt. Das Getrieberad 205B ist jedoch nicht mit der Hauptwelle 206 verbunden, aber die Vorgelegewelle 202 ist durch das Getrieberadpaar 203A-B mit der Hauptwelle 206 verbunden.
  • Wenn der zweite Gang eingelegt ist, das heißt, die hohe Splitgruppe des ersten Hauptgetriebegangs, wird das Fahrzeug 1 stattdessen mit dem eingekuppelten Getrieberadpaar 209A-B angetrieben, was in einer zweiten Übersetzung zwischen der Antriebswelle 201 und der Vorgelegewelle 202 resultiert. Das Getrieberad 203B bleibt durch die erste Hauptmuffe 207 nach Obigem eingekuppelt, wodurch der Bereich jedes Gangs vergrößert wird.
  • Diese Unterteilung kann für jeden Gang des Hauptgetriebes 15A durchgeführt werden, wobei, wenn die Kupplungseinheit 210 das Getrieberad 205B einkoppelt und die zweite Hauptmuffe 208 ebenfalls das Getrieberad 205B einkoppelt, eine Gangübersetzung von 1:1 durch die Getriebeeinheiten 15C, 15A erzielt wird.
  • Außerdem kann die Hauptwelle 206 mit einem ersten Bremselement 212, wie einer Hauptwellenbremse, versehen sein, das verwendet wird, um die Hauptwelle 206 und auch ein Planetengetriebe 14 (3) im Stufengetriebe 15B beim Gangwechsel im Stufengetriebe 15B auf einen stillstehenden Zustand abzubremsen. Die Vorgelegewelle 202 kann mit einem zweiten Bremselement 211 ausgestattet sein, wie einer Vorgelegewellenbremse, um die Drehzahl der Vorgelegewelle 202 während des Hochschaltens im Getriebe 2 zu verringern.
  • Bisher wurden die Getriebeeinheiten 15A, 15C beschrieben. Es sollte klar sein, dass 2 nur ein Beispiel einer Konstruktion solcher Getriebeeinheiten offenbart und dass die vorliegende Erfindung für verschiedene unterschiedliche Konstruktionen solcher Getriebeeinheiten eingesetzt werden kann. Das Splitgetriebe 15C kann beispielsweise weggelassen werden. Wie unten erläutert wird, kann die Erfindung für ein beliebiges Getriebe 2 eingesetzt werden, das eine Vielzahl von Getriebeeinheiten umfasst, die von sowohl der Energiequelle 4 als auch den Antriebsrädern 8 des Fahrzeugs 1 getrennt werden können. Die Erfindung kann in einem System verwendet werden, in dem ein Stufengetriebe 15B, das z. B. ein Planetengetriebe 14 umfasst, verwendet wird und von den Antriebsrädern 8 des Fahrzeugs 1 getrennt werden kann.
  • Der Antriebsstrang 3 kann mit einem ersten, zweiten und/oder dritten Nebenabtrieb 220, 222, 224 versehen sein, mit dem bzw. denen zusätzliche Ausrüstung 226 verbunden werden werden kann. Diese zusätzliche Ausrüstung 226 kann beispielsweise ein neigbarer Körper, ein Kran oder ein Betonmischer sein (nicht gezeigt). Drehmoment, das vom Verbrennungsmotor 4 erzeugt wird, wird über den relevanten Nebenabtrieb 220, 222, 224 an die zusätzliche Ausrüstung 226 übertragen. Der erste Nebenabtrieb 220 ist am Getriebe 2 angeordnet, der zweite Nebenabtrieb 222 ist an der Kupplung 11 angeordnet und der dritte Nebenabtrieb 224 ist am Motor 4 angeordnet. Der zweite Nebenabtrieb 222 ist auf dem Teil der Kupplung 11 angeordnet, der an einer Abtriebswelle des Motors 4 fixiert ist.
  • Der erste Nebenabtrieb 220 ist dem Teil der Kupplung 11 nachgeschaltet angeordnet, der am Motor 4 fixiert ist, und deshalb muss die Kupplung 11 eingekuppelt sein, um Drehmoment vom Motor 4 an den ersten Nebenabtrieb 220 zu übertragen.
  • 3 illustriert einen Antriebsstrang 3 in einer Gangposition in einem niedrigen Bereich nach einer Ausführungsform der Erfindung schematisch. Das Getriebe 2 umfasst ein Planetengetriebe 14, das einen niedrigen und einen hohen Gang aufweist, sodass die Schaltfähigkeit des Hauptgetriebes 15A in eine Gangposition in einem niedrigen Bereich und eine Gangposition in einem hohen Bereich aufgeteilt werden kann. In einer ersten Gangposition, die der Gangposition im niedrigen Bereich entspricht, wird eine niedrigere Übersetzung als 1:1 im Planetengetriebe 14 bereitgestellt. In der Gangposition im hohen Bereich ist die Übersetzung im Planetengetriebe 14 1:1. 3 zeigt das Getriebe 2 in der ersten Gangposition, die der Gangposition im niedrigen Bereich entspricht. Das Stufengetriebe 15B wird verwendet, um die Anzahl der Übersetzungen zu verdoppeln, die vom Hauptgetriebe 15A verfügbar ist, und auch, wie in diesem Fall, die Anzahl der Gänge, die von der Kombination der Getriebeeinheiten 15A, 15C verfügbar ist. Die Getriebeeinheit 15B ist vom Verbrennungsmotor 4 betrachtet dem Hauptgetriebe 15A nachgeschaltet angeordnet, wie in den Figuren gezeigt.
  • Das Getriebe 2 ist im Getriebegehäuse 12 untergebracht und umfasst eine Antriebswelle 16, die eine Hauptwelle 26 des Hauptgetriebes 15A sein kann. Das Planetengetriebe 14 umfasst drei Hauptkomponenten, die relativ zueinander drehbar angeordnet sind, nämlich ein zentrales Getrieberad 18, einen Planetenträger 20 und ein äußeres Getrieberad 22. Eine Anzahl an Planetenrädern 24 ist drehbar mit Lagern auf dem Planetenträger 20 angeordnet. Mit der Kenntnis der Anzahl der Zähne 32 des zentralen Getrieberads 18 und des äußeren Getrieberads 22 kann die relative Übersetzung der drei Komponenten ermittelt werden. Das zentrale Getrieberad 18 ist drehbar mit der Antriebswelle 16 verbunden und die Planetenräder 24 greifen in das zentrale Getrieberad 18 ein. Das äußere Getrieberad 22 umgibt die Planetenräder 24 und greift in diese ein. Die Zähne 32 des zentralen Getrieberads 18, der Planetenräder 24 und des äußeren Getrieberads 22 können abgeschrägt sein, sodass sie einen Winkel relativ zu einer gemeinsamen Drehachse 30 des zentralen Getrieberads 18, des Planetenträgers 20 und des äußeren Getrieberads 22 aufweisen. Die Antriebswelle 16 kann mit dem zentralen Getrieberad 18 mittels einer Keilverzahnungsverbindung 34 verbunden sein.
  • Eine erste axial versetzbare Kupplungsmuffe 42 ist in einer ersten Gangposition angeordnet, um das Getriebegehäuse 12 mit dem äußeren Getrieberad 22 zu verbinden, und in einer zweiten Gangposition angeordnet, um das Getriebegehäuse 12 vom äußeren Getrieberad 22 zu trennen. Die erste axial bewegliche Kupplungsmuffe 42 ist in der ersten Gangposition angeordnet, um die Antriebswelle 16 vom Planetenträger 20 zu trennen.
  • Ein einkuppelndes Element in Form einer zweiten axial versetzbaren Kupplungsmuffe 43 ist in einer ersten Position angeordnet, um den Planetenträger 20 von einer Abtriebswelle 28 des Getriebes 2 zu trennen, wobei die Abtriebswelle 28 an die Gelenkwelle 10 des Fahrzeugs 1 gekoppelt ist. In einer zweiten Position ist die zweite axial versetzbare Kupplungsmuffe 43 angeordnet, um das Getriebe 2 mit dem mindestens einen Antriebsrad 8 des Fahrzeugs 1 zu verbinden. In dieser in 3 offenbarten Position überträgt die zweite axial versetzbare Kupplungsmuffe 43 Drehmoment vom Planetenträger 20 an die Gelenkwelle 10 und auch an die Antriebsrädern des Fahrzeugs 1. Die zweite axial versetzbare Kupplungsmuffe 43 bildet deshalb ein einkuppelndes Element zwischen dem Getriebe 2 und den Antriebsrädern 8.
  • Die zweite axial versetzbare Kupplungsmuffe 43 kann in einer dritten Gangposition das äußere Getrieberad 22 an die Abtriebswelle 28 des Getriebes 2 koppeln und so einen Rückwärtsgang erreichen. In der dritten Gangposition, die dem Rückwärtsgang entspricht, ist die erste axial versetzbare Kupplungsmuffe 42 angeordnet, um die Antriebswelle 16 vom Planetenträger 20 zu trennen, und ist stattdessen angeordnet, um den Planetenträger 20 mit dem Getriebegehäuse 12 zu verbinden.
  • Die erste Kupplungsmuffe 42 ist mit einer ersten Keilverzahnung 50 auf einem inneren Umfang der Muffe 42 und einer zweiten Keilverzahnung 51 auf einem äußeren Umfang der Muffe 42 versehen. Die erste Keilverzahnung 50, die auf dem inneren Umfang der Muffe 42 angeordnet ist, interagiert mit einer entsprechenden zusammenwirkenden Keilverzahnung 50', die auf der Antriebswelle 16 angeordnet ist. Die entsprechende erste zusammenwirkende Keilverzahnung 50', die auf der Antriebswelle 16 angeordnet ist, ist auf dem Umfang eines ersten Ritzels 46 hergestellt, das auf der Antriebswelle 16 montiert ist. Die erste Keilverzahnung 50 auf dem inneren Umfang der Muffe 42 ist auch angeordnet, um mit einer entsprechenden zusammenwirkenden Keilverzahnung 50'' zusammenzuwirken, die auf dem Planetenträger 20 angeordnet ist. Die entsprechende erste zusammenwirkende Keilverzahnung 50'', die auf dem Planetenträger 20 angeordnet ist, ist auf dem Umfang eines zweiten Ritzels 44 hergestellt, das auf dem Planetenträger 20 montiert ist. Die zweite Keilverzahnung 51, die auf einem äußeren Umfang der Muffe 42 angeordnet ist, interagiert mit einer entsprechenden zusammenwirkenden Keilverzahnung 51', die auf dem Vorsprung 52 angeordnet ist, der fest mit dem Getriebegehäuse 12 verbunden ist.
  • Die zweite axial versetzbare Kupplungsmuffe 43 ist auf einer Innenfläche mit einer dritten Keilverzahnung 59 versehen, die angeordnet ist, um mit entsprechenden zusammenwirkenden Keilverzahnungen 59', 59'', 59''' zusammenzuwirken, die auf dem äußeren Getrieberad 22, dem Planetenträger 20 bzw. der Abtriebswelle 28 angeordnet sind. Die entsprechende zweite zusammenwirkende Keilverzahnung 59'', die auf dem Planetenträger 20 angeordnet ist, ist auf dem Umfang eines dritten Ritzels 49 gebildet, das auf dem Planetenträger 20 montiert ist. Die entsprechende zweite zusammenwirkende Keilverzahnung 59''', die auf der Abtriebswelle 28 vorgesehen ist, ist auf dem Umfang eines vierten Ritzels 53 gebildet, das auf der Abtriebswelle 28 montiert ist.
  • Ein axialer Anschlag 54, der auf dem Planetenträger 20 angeordnet ist, ist angelegt, um an das äußere Getrieberad 22 zu stoßen, wobei der axiale Anschlag 54 verhindert, dass das äußere Getrieberad 22 axial bewegt wird. Der axiale Anschlag 54 kann eine scheibenförmige Platte umfassen, die mithilfe eines ersten Passlagers 56 am Planetenträger 20 montiert ist. Der axiale Anschlag 54 ist relativ zum Planetenträger 20 und der Antriebswelle 16 drehbar und folgt der Drehung des äußeren Getrieberads 22. Der axiale Anschlag 54 fixiert das äußere Getrieberad 22 axial und führt dazu, dass ein Axiallager der Antriebswelle 16 einer geringeren mechanischen Beanspruchung unterzogen wird, wenn die Getrieberäder 18, 22, 24 mit schrägverzahnten Zähnen ausgestattet sind. Anstatt des axialen Anschlags 54 oder in Kombination damit kann jedoch ein Paar von Passlagern 56 auf beiden axialen Oberflächen angeordnet sein, die mit dem äußeren Getrieberad 22 verbunden sind. Deshalb sind die Passlager 56 zwischen dem äußeren Getrieberad und dem Planetenträger 20 angeordnet. Ein zweites Passlager 57 kann zwischen der Welle 38 des zentralen Getrieberads 18 und dem Planetenträger 20 angeordnet sein, um axiale Kräfte aufzunehmen, die vom zentralen Getrieberad 18 erzeugt werden.
  • Der niedrige Gang im Getriebe 2 wird erhalten, indem die zweite Kupplungsmuffe 42 so versetzt wird, dass das äußere Getrieberad 22 mit dem Getriebegehäuse 12 verbunden ist. Die axiale Versetzung der ersten und der zweiten Kupplungsmuffe 42, 43 wird mit einer ersten und einer zweiten Schaltgabel 60, 61 bereitgestellt, die jeweils in einer äußeren umlaufenden Kerbe 62 in der jeweiligen Kupplungsmuffe 42, 43 angeordnet sind. Die erste Schaltgabel 60 wird durch ein erstes Stellglied 66 beeinflusst und die zweite Schaltgabel 61 wird durch ein zweites Stellglied 67 beeinflusst. Das erste und das zweite Stellglied 66, 67 können ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder sein. Die Schaltgabeln 60, 61 und Stellglieder 66, 67 sind in 3 schematisch gezeigt.
  • 4 illustriert einen Antriebsstrang 3 in einer Gangposition in einem niedrigen Bereich mit der zweiten Kupplungsmuffe 43 in der ersten Position nach einer Ausführungsform der Erfindung schematisch. In dieser Position ist die Abtriebswelle 28 vom Planetengetriebe 14 getrennt und deshalb kann kein Drehmoment vom Getriebe 2 auf die Abtriebswelle 28, die Gelenkwelle 10 und die Antriebsräder 8 übertragen werden. Die zweite Kupplungsmuffe 43 ist in dieser Position nur mit der Abtriebswelle 28 und nicht mit dem äußeren Getrieberad 22 oder dem Planetenträger 20 verbunden. Wenn die Abtriebswelle 28 vom Planetengetriebe 14 getrennt ist und die Kupplung 11 ausgekuppelt ist, sodass kein Drehmoment vom Verbrennungsmotor 4 an das Getriebe 2 übertragen wird, können Gänge im Getriebe 2 umgeschaltet werden.
  • 5 illustriert einen Antriebsstrang 3 in einer Gangposition in einem hohen Bereich nach einer Ausführungsform der Erfindung schematisch. Wenn die Abtriebswelle 28 vom Planetengetriebe 14 getrennt war und die Kupplung 11 ausgekuppelt war, war die erste Kupplungsmuffe 42 axial in die zweite Gangposition versetzt, um das Getriebegehäuse 12 vom äußeren Getrieberad 22 zu trennen und stattdessen das innere Getrieberad 18 mit dem Planetenträger 20 zu verbinden. Danach wurde die zweite Kupplungsmuffe 43 axial in ihre erste Position versetzt, sodass die zweite Kupplungsmuffe 43 Drehmoment vom Planetenträger 20 an die Abtriebswelle 28 überträgt. Die Übertragung von Drehmoment von der Antriebswelle 16 an die Abtriebswelle 28 erfolgt in der Gangposition im hohen Bereich über die Antriebswelle 16 und den Planetenträger 20 und ferner an die Abtriebswelle 28 über die zweite Kupplungsmuffe 43, sodass die Übersetzung durch das Planetengetriebe 14 1:1 wird. Die zweite axial bewegliche Kupplungsmuffe 43 kann in einer anderen Gangposition angeordnet sein, um das äußere Getrieberad 22 in die Abtriebswelle 28 einzukuppeln. Deshalb wird in dieser Position eine andere Übersetzung über das Planetengetriebe erreicht.
  • Da sich der Planetenträger 20 jedoch während des Gangwechsels in einer stillstehenden Position befindet und sich die Abtriebswelle 28 aufgrund der Drehung der Antriebsräder 8 dreht, muss die Drehzahl zwischen dem Planetenträger 20 und der Abtriebswelle 28 synchronisiert werden, bevor die zweite Kupplungsmuffe 43 axial versetzt wird, um den Planetenträger 20 mit der Abtriebswelle 28 zu verbinden. Deshalb ist ein synchronisierendes Element 74 zwischen dem Planetenträger 20 und der Abtriebswelle 28 angeordnet. Das synchronisierende Element 74 umfasst eine erste und eine zweite Reibungsfläche 76, 78, die mithilfe einer Auslöseanordnung 80 ein- und ausgekuppelt werden können. Die Auslöseanordnung 80 umfasst einen elektrisch, einen pneumatisch oder einen hydraulisch gesteuerten Zylinder 82, wobei ein Kolben 84 im Zylinder 82 axial versetzbar ist, um die erste und die zweite Reibungsfläche 76, 78 ein- und auszukuppeln. Die erste Reibungsfläche 76 kann auf dem Planetenträger 20 angeordnet sein und die zweite Reibungsfläche 78 kann durch den Kolben 84 axial versetzbar angeordnet sein. Nach der Ausführungsform in 5 und auch in 3 und 4 die erste und die zweite Reibungsfläche 76, 78.Nach einer anderen Ausführungsform können der Zylinder 82 und der Kolben 84 kreisförmig sein und im Wesentlichen konzentrisch mit der gemeinsamen Drehachse 30 angeordnet sein. Die zweite Reibungsfläche 78 ist auf einer Rundhülse 86 angeordnet. Die Auslöseanordnung 80 kann am Getriebegehäuse 12 montiert sein. Aus diesem Grund ist die Auslöseanordnung 80 nicht drehbar, was die Verbindung von Drähten und Flüssigkeitsrohren mit der Auslöseanordnung 80 vereinfacht. Ein Radiallager 90 ist zwischen der Rundhülse 86 und dem Kolben 84 angeordnet, sodass die axiale Versetzung der Rundhülse 86 und der zweiten Reibungsfläche 78 ohne Drehen des Zylinders 82 und des Kolbens 84 erfolgen kann. Die erste und die zweite Reibungsfläche 76, 78 können konisch sein, um die Reibungskraft zwischen den Reibungsflächen 76, 78 zu erhöhen und deshalb beim Synchronisieren der Drehzahl zwischen der Abtriebswelle 28 und dem Planetenträger 20 auch ausreichend Drehmoment zum Beschleunigen des Planetenträgers 20 zu übertragen.
  • Eine elektronische Steuereinheit 70 ist an das Getriebe 2, den Verbrennungsmotor 4 und die Kupplung 11 gekoppelt, um die obige Gangschaltung zu erreichen. Geschwindigkeitssensoren im Getriebe 2, im Hauptgetriebe 6 und im Verbrennungsmotor 4 können mit der Steuereinheit 70 verbunden sein. Ein weiterer Computer 72 kann ebenfalls mit der Steuereinheit 70 verbunden sein. Die Steuereinheit 70 kann ein Computer mit für diesen Zweck angemessener Software sein. Die Steuereinheit 70 und/oder der Computer 72 umfassen ein Computerprogramm P, das Routinen enthalten kann, um das Getriebe 2 der Erfindung zu steuern. Das Programm P kann in ausführbarer Form oder komprimierter Form in einem Arbeitsspeicher M und/oder in einem Schreib-Lese-Speicher gespeichert werden. Ein Computerprogrammprodukt wird bereitgestellt, das einen Programmcode umfasst, der auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist, um die obige Gangschaltung durchzuführen, wenn das Programm auf der Steuereinheit 70 oder einem anderen mit der Steuereinheit 70 verbundenen Computer 72 ausgeführt wird. Der Code kann nichtflüchtig sein und im computerlesbaren Medium gespeichert sein.
  • 6a und 6b illustrieren Diagramme für ein Verfahren zum Ändern einer Übersetzung in einem Getriebe eines Fahrzeugs nach der Erfindung schematisch. 6a illustriert eine erste Kraft FA1, eine zweite Kraft FA2 und eine Reaktionskraft FR, die auf die zweite axial versetzbare Kupplungsmuffe 43 einwirken und beim Ändern der Übersetzung variieren. 6b illustriert ein von der zweiten axial versetzbaren Kupplungsmuffe 43 übertragenes Drehmoment TS und ein von der Energiequelle 4 beim Gangschalten beim Ändern der Übersetzung erzeugtes Drehmoment TPS. Die auf die zweite axial versetzbare Kupplungsmuffe 43 einwirkende Reaktionskraft FR ist ein Ergebnis des Drehmoments TS, das von der zweiten axial versetzbaren Kupplungsmuffe 43 übertragen wird. Das Drehmoment TS wird vom von der Energiequelle 4 erzeugten Drehmoment TPS erzeugt. Zum Zeitpunkt t1 wird das von der Energiequelle 4 erzeugte Drehmoment TPS verringert, was dazu führt, dass sich das Drehmoment TS ebenfalls verringert, das von der zweiten axial versetzbaren Kupplungsmuffe 43 übertragen wird. Vor dem oder zum Zeitpunkt t1 wird eine erste Kraft FA1, die auf die zweite axial versetzbare Kupplungsmuffe 43 einwirkt, vom zweiten Stellglied 67 erzeugt. Da sich das von der zweiten axial versetzbaren Kupplungsmuffe 43 übertragene Drehmoment TS verringert, verringert sich auch die Reaktionskraft FR, die auf die zweite axial versetzbare Kupplungsmuffe 43 einwirkt.
  • Zum Zeitpunkt t2 überwindet die erste Kraft FA1 die Reaktionskraft FR und die zweite Kupplungsmuffe 43 wird axial versetzt, was darin resultiert, dass das Getriebe 2 von den Antriebsrädern 8 getrennt wird. Wenn das Getriebe 2 von den Antriebsrädern 8 getrennt ist, wird kein Drehmoment TS von der zweiten Kupplungsmuffe 43 übertragen. Zum oder nach dem Zeitpunkt t2 ist die Übersetzung des Getriebes 2 geändert.
  • Zum Zeitpunkt t3 ist die Übersetzung des Getriebes 2 geändert worden und das Getriebe 2 ist mit den Antriebsrädern 8 durch axiales Versetzen der zweiten Kupplungsmuffe 43 mittels einer zweiten Kraft FA2 verbunden, wobei die zweite Kraft FA2 größer als die erste Kraft FA1 ist. Durch den Einsatz einer zweiten Kraft FA2, die größer als die erste Kraft FA1 ist, wird eine rasche und zuverlässige Verbindung zwischen dem Getriebe 2 und den Antriebsrädern 8 erreicht. Die zweite Kraft FA2 wird durch das zweite Stellglied 67 erzeugt. Deshalb kann das zweite Stellglied 67 verschiedene Kräfte erzeugen, die in verschiedene Richtungen gerichtet sind.
  • Zum Zeitpunkt t4 sind das Getriebe 2 und die Antriebsräder 8 mittels der zweiten Kupplungsmuffe 43 verbunden. Bei t4 ist die Kupplung eingekuppelt und die Energiequelle 4 erzeugt ein Drehmoment TPS an das Getriebe 2, was dazu führt, dass Drehmoment TS durch das einkuppelnde Element 43 an die Antriebsräder 8 übertragen wird. Zum Zeitpunkt t5 hat das Drehmoment TS einen neuen Pegel erreicht, der dem neuen Gang entspricht, in den das Getriebe 2 geschaltet wurde.
  • 7 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Ändern der Übersetzung in einem Getriebe 2 eines Fahrzeugs 1. Das Getriebe 2 ist nach der Ausführungsform wie in den 2 bis 5 beschrieben konfiguriert. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    • - Anwenden s101 einer ersten Kraft FA1, die auf ein einkuppelndes Element 43 einwirkt, das zwischen dem Getriebe 2 und dem mindestens einen Antriebsrad 8 angeordnet ist;
    • - Verringern s102 eines von der Energiequelle 4 erzeugten Drehmoments TPS;
    • - Trennen s103 des Getriebes 2 vom mindestens einen Antriebsrad 8 mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wenn die erste Kraft FA1 eine Reaktionskraft FR überwindet, die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wobei die Reaktionskraft FR ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element 43 übertragenen Drehmoments TS ist;
    • - Ändern s104 der Übersetzung des Getriebes 2, wenn das Getriebe 2 vom mindestens einen Antriebsrad 8 getrennt ist; und
    • - Verbinden s105 des Getriebes 2 mit dem mindestens einen Antriebsrad 8, wenn die Übersetzung des Getriebes 2 geändert wurde.
  • Das einkuppelnde Element 43 kann eine zweite Kupplungsmuffe sein, wie in Verbindung mit den 2-5 besprochen. Das einkuppelnde Element 43 kann einen Teil des Getriebes 2 bilden. Dementsprechend bringt der Ausdruck „zwischen dem Getriebe 2 und dem mindestens einen Antriebsrad 8 angeordnet“ mit sich, dass das einkuppelnde Element 43 allen Gängen des Getriebes 2 nachgeschaltet angeordnet ist.
  • Der Schritt zum Anwenden s101 einer ersten Kraft F1 kann vor dem oder gleichzeitig mit dem Schritt zum Verringern s102 des Drehmoments TPS initiiert werden. Eine weitere Alternative kann sein, den Schritt zum Anwenden s101 einer ersten Kraft FA1 zu initiieren, nachdem der Schritt zum Verringern s102 des Drehmoments TPS initiiert wurde.
  • Der Schritt zum Trennen s103 des Getriebes 2 vom mindestens einen Antriebsrad 8 mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wenn die erste Kraft FA1 eine Reaktionskraft FR überwindet, die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wobei die Reaktionskraft FR ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element 43 übertragenen Drehmoments TS ist, umfasst einen Schritt zum:
    • - Anpassen s106 der Größe der ersten Kraft FA1, sodass Oszillationen im Antriebsstrang vermieden werden, wenn die erste Kraft FA1 die Reaktionskraft FR überwindet und wenn das Getriebe 2 vom mindestens einen Antriebsrad 8 getrennt wird. Deshalb beeinflussen Antriebsstrangoszillationen einen Gangwechsel im Getriebe 2 nicht. Eine Größe der ersten Kraft FA1, sodass Oszillationen im Antriebsstrang 3 vermieden werden, hängt unter anderem von der relevanten Energiequelle 4 und dem Getriebe 2 und der Art des Fahrzeugs 1 ab. Die Größe der erste Kraft FA1, sodass Oszillationen im Antriebsstrang 3 vermieden werden, kann jedoch auch in Versuchen ermittelt werden.
  • Mindestens ein Nebenabtrieb 220, 222, 224 ist im Antriebsstrang angeordnet und wird von der Energiequelle 4 angetrieben, wobei der Schritt zum Trennen des Getriebes 2 vom mindestens einen Antriebsrad 8 mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wenn die erste Kraft FA1 eine Reaktionskraft FR überwindet, die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wobei die Reaktionskraft FR ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element 43 übertragenen Drehmoments TS ist, einen Schritt umfasst zum:
    • - Trennen s107 des Getriebes 2 vom mindestens einen Antriebsrad 8 mittels der ersten Kraft FA1, wenn das Drehmoment TPS von der Energiequelle 4 im Wesentlichen einem Drehmoment TPTO entspricht, das auf den mindestens einen Nebenabtrieb 220, 222, 224 einwirkt.
  • Auf diese Weise können Oszillationen im Antriebsstrang 3 beim Gangschalten vermieden werden, wenn eine zusätzliche Ausrüstung 226 mit dem mindestens einen Nebenabtrieb 220, 222, 224 verbunden ist.
  • Der mindestens eine Nebenabtrieb 220, 222, 224 ist dem einkuppelnden Element 43 im Antriebsstrang 3 vorgeschaltet angeordnet.
  • Auf diese Weise kann die Reaktionskraft FR im Wesentlichen gleich null sein, wenn die Kraft von der Energiequelle 4 im Wesentlichen einem Drehmoment entspricht, das auf den mindestens einen Nebenabtrieb 220, 222, 224 einwirkt.
  • Der Schritt zum Verringern des von der Energiequelle 4 erzeugten Drehmoments TPS umfasst einen Schritt zum:
    • - Steuern s108 des Drehmoments TPS von der Energiequelle 4, sodass es im Wesentlichen dem Drehmoment TPTO entspricht, das auf den mindestens einen Nebenabtrieb 220, 222, 224 einwirkt.
  • Das mindestens eine Antriebsrad 8 ist mit einer Gelenkwelle 10 verbunden und der Schritt zum Trennen s103 des Getriebes 2 vom mindestens einen Antriebsrad 8 mittels der ersten Kraft FA1, die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wenn die erste Kraft FA1 eine Reaktionskraft FR überwindet, die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wobei die Reaktionskraft FR ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element 43 übertragenen Drehmoments TS ist, umfasst einen Schritt zum:
    • - Trennen s109 des Getriebes 2 von der Gelenkwelle 10 mittels des einkuppelnden Elements 43;
    und wobei der Schritt zum Verbinden s105 des Getriebes 2 mit dem mindestens einen Antriebsrad 8, wenn die Übersetzung des Getriebes 2 geändert wurde, einen Schritt umfasst zum:
    • - Verbinden s110 des Getriebes 2 mit der Gelenkwelle 10 mittels des einkuppelnden Elements 43.
  • Das einkuppelnde Element 43 umfasst eine axial versetzbare Kupplungsmuffe 43, die in einer ersten Position angeordnet ist, um das Getriebe 2 vom mindestens einen Antriebsrad 8 des Fahrzeugs 1 zu trennen, und in einer zweiten Position angeordnet ist, um das Getriebe 2 mit dem mindestens einen Antriebsrad 8 des Fahrzeugs 1 zu verbinden, und wobei der Schritt zum Verbinden s105 des Getriebes 2 mit dem mindestens einen Antriebsrad 8, wenn die Übersetzung des Getriebes 2 geändert wurde, einen Schritt umfasst zum:
    • - Synchronisieren s111 der Drehzahl zwischen dem Getriebe 2 und der Gelenkwelle 10 mittels eines synchronisierenden Elements 74 vor dem Verbinden des Getriebes 2 mit dem mindestens einen Antriebsrad 8.
  • Das synchronisierende Element 74 kann die erste und die zweite Reibungsfläche 76, 78 umfassen. Das synchronisierende Element kann jedoch auch eine elektrische Maschine (nicht offenbart) sein, die mit dem Getriebe 2 oder dem Verbrennungsmotor 4 verbunden ist, die die Drehzahl zwischen dem Getriebe 2 und der Gelenkwelle 10 synchronisieren kann. Wenn das Getriebe 2 und die Gelenkwelle 10 zu verbinden sind, beschleunigt die elektrische Maschine eine Welle des Getriebes 2, sodass die Welle des Getriebes 2 eine mit einer Drehzahl der Gelenkwelle 10 synchronisierte Drehzahl erreicht, bevor das Getriebe 2 und die Gelenkwelle 10 mittels des einkuppelnden Elements 43 verbunden werden.
  • Der Schritt zum Trennen s103 des Getriebes 2 vom mindestens einen Antriebsrad 8 mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wenn die erste Kraft FA1 eine Reaktionskraft FR überwindet, die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wobei die Reaktionskraft FR ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element 43 übertragenen Drehmoments TS ist, umfasst einen Schritt zum:
    • - axialen Versetzen s112 der Kupplungsmuffe 43 an die erste Position mittels der ersten Kraft FA1;
    und wobei der Schritt zum Verbinden s105 des Getriebes 2 mit dem mindestens einen Antriebsrad 8, wenn die Übersetzung des Getriebes 2 geändert wurde, einen Schritt umfasst zum:
    • - axialen Versetzen s113 der Kupplungsmuffe 43 an die zweite Position mittels einer zweiten Kraft FA2, wobei die zweite Kraft FA2 größer als die erste Kraft FA1 ist.
  • Das Getriebe 2 umfasst ein Stufengetriebe 15B, das mit einem Planetengetriebe 14 versehen ist, das angelegt ist, einen Gang in einem hohen Bereich und einen Gang in einem niedrigen Bereich bereitzustellen, wobei der Schritt zum Trennen s103 des Getriebes 2 vom mindestens einen Antriebsrad 8 mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wenn die erste Kraft FA1 eine Reaktionskraft FR überwindet, die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wobei die Reaktionskraft FR ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element 43 übertragenen Drehmoments TS ist, einen Schritt umfasst zum:
    • - Trennen s114 des Planetengetriebes 14 des Stufengetriebes 15B vom mindestens einen Antriebsrad 8 mittels des einkuppelnden Elements 43;
    und wobei der Schritt zum Verbinden s105 des Getriebes 2 mit dem mindestens einen Antriebsrad 8, wenn die Übersetzung des Getriebes 2 geändert wurde, einen Schritt umfasst zum:
    • - Verbinden s115 des Planetengetriebes des Stufengetriebes 15B mit dem mindestens einen Antriebsrad 8 mittels des einkuppelnden Elements 43.
  • Die Gelenkwelle 10 ist mit einer Abtriebswelle des Stufengetriebes 15B verbunden, wobei der Schritt zum Trennen s103 des Getriebes 2 vom mindestens einen Antriebsrad 8 mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wenn die erste Kraft FA1 eine Reaktionskraft FR überwindet, die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wobei die Reaktionskraft FR ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element 43 übertragenen Drehmoments TS ist, einen Schritt umfasst zum:
    • - Trennen s116 des Planetengetriebes 14 des Stufengetriebes 15B von der Abtriebswelle 28 mittels des einkuppelnden Elements 43;
    und wobei der Schritt zum Verbinden s105 des Getriebes 2 mit dem mindestens einen Antriebsrad 8, wenn die Übersetzung des Getriebes 2 geändert wurde, einen Schritt umfasst zum:
    • - Verbinden s117 des Planetengetriebes 14 des Stufengetriebes 15B mit der Abtriebswelle 28 mittels des einkuppelnden Elements 43.
  • Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird für erläuternde und beschreibende Zwecke bereitgestellt. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die beschriebenen Varianten beschränken. Viele Modifikationen und Variationen sind für Fachleute offensichtlich. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktischen Anwendungen am besten zu erläutern und es somit Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung für verschiedene Ausführungsformen und mit den verschiedenen Modifikationen, die für die beabsichtigte Verwendung geeignet sind, zu verstehen. Die oben genannten Komponenten und Merkmale können im Rahmen der Erfindung zwischen den verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Ändern einer Übersetzung in einem Getriebe (2) eines Fahrzeugs (1), wobei das Getriebe (2) angeordnet ist, um Drehmoment in einem Antriebsstrang (3) zwischen einer Energiequelle (4) und mindestens einem Antriebsrad (8) des Fahrzeugs (1) zu übertragen, das Getriebe (2) steuerbar ist, um mindestens zwei Gänge einzukuppeln, die eine unterschiedliche Übersetzung aufweisen, wobei das Verfahren Schritte umfasst zum: - Anwenden (s101) einer ersten Kraft (FA1), die auf ein einkuppelndes Element (43) einwirkt, das zwischen dem Getriebe (2) und dem mindestens einen Antriebsrad (8) angeordnet ist; - Verringern (s102) eines von der Energiequelle (4) erzeugten Drehmoments (TPS); - Trennen (s103) des Getriebes (2) vom mindestens einen Antriebsrad (8) mittels der ersten Kraft (FA1), die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wenn die erste Kraft (FA1) eine Reaktionskraft (FR) überwindet, die auf das einkuppelnde Element (43) einwirkt, wobei die Reaktionskraft (FR) ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element (43) übertragenen Drehmoments (TS) ist; - Ändern (s104) der Übersetzung des Getriebes (2), wenn das Getriebe (2) vom mindestens einen Antriebsrad (8) getrennt ist; und - Verbinden (s105) des Getriebes (2) mit dem mindestens einen Antriebsrad (8), wenn die Übersetzung des Getriebes (2) geändert wurde.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Trennen (s103) des Getriebes (2) vom mindestens einen Antriebsrad (8) mittels der ersten Kraft (FA1), die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wenn die erste Kraft (FA1) eine Reaktionskraft (FR) überwindet, die auf das einkuppelnde Element (43) einwirkt, wobei die Reaktionskraft (FR) ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element (43) übertragenen Drehmoments (TS) ist, einen Schritt umfasst zum: - Anpassen (s106) der Größe der ersten Kraft (FA1), sodass Oszillationen im Antriebsstrang (3) vermieden werden, wenn die erste Kraft (FA1) die Reaktionskraft (FR) überwindet und wenn das Getriebe (2) vom mindestens einen Antriebsrad (8) getrennt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens ein Nebenabtrieb (220, 222, 224) im Antriebsstrang (3) angeordnet ist und von der Energiequelle (4) angetrieben wird und wobei der Schritt zum Trennen (s103) des Getriebes (2) vom mindestens einen Antriebsrad (8) mittels der ersten Kraft (FA1), die auf das einkuppelnde Element (43) einwirkt, wenn die erste Kraft (FA1) eine Reaktionskraft (FR) überwindet, die auf das einkuppelnde Element (43) einwirkt, wobei die Reaktionskraft (FR) ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element (43) übertragenen Drehmoments (TS) ist, einen Schritt umfasst zum: - Trennen (s107) des Getriebes (2) vom mindestens einen Antriebsrad (8) mittels der ersten Kraft (FA1), wenn das Drehmoment (TPS) von der Energiequelle (4) im Wesentlichen einem Drehmoment (TPTO) entspricht, das auf den mindestens einen Nebenabtrieb (220, 222, 224) einwirkt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der mindestens eine Nebenabtrieb (220, 222, 224) dem einkuppelnden Element (43) im Antriebsstrang (3) vorgeschaltet angeordnet ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Schritt zum Verringern (s102) des von der Energiequelle (4) erzeugten Drehmoments (TPS) einen Schritt umfasst zum: - Steuern (s108) des Drehmoments (TPS) von der Energiequelle (4), sodass es im Wesentlichen dem Drehmoment (TPTO) entspricht, das auf den mindestens einen Nebenabtrieb (220, 222, 224) einwirkt.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Antriebsrad (8) mit einer Gelenkwelle (10) verbunden ist und wobei der Schritt zum Trennen (s103) des Getriebes (2) vom mindestens einen Antriebsrad (8) mittels der ersten Kraft (FA1), die auf das einkuppelnde Element (43) einwirkt, wenn die erste Kraft (FA1) eine Reaktionskraft (FR) überwindet, die auf das einkuppelnde Element (43) einwirkt, wobei die Reaktionskraft (FR) ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element (43) übertragenen Drehmoments (TS) ist, einen Schritt umfasst zum: - Trennen (s109) des Getriebes (2) von der Gelenkwelle (10) mittels des einkuppelnden Elements (43); und wobei der Schritt zum Verbinden (s105) des Getriebes (2) mit dem mindestens einen Antriebsrad (8), wenn die Übersetzung des Getriebes (2) geändert wurde, einen Schritt umfasst zum: - Verbinden (s110) des Getriebes (2) mit der Gelenkwelle (10) mittels des einkuppelnden Elements (43).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das einkuppelnde Element (43) eine axial versetzbare Kupplungsmuffe (43) umfasst, die in einer ersten Position angeordnet ist, um das Getriebe (2) vom mindestens einen Antriebsrad (8) des Fahrzeugs (1) zu trennen, und in einer zweiten Position angeordnet ist, um das Getriebe (2) mit dem mindestens einen Antriebsrad (8) des Fahrzeugs (1) zu verbinden, und wobei der Schritt zum Verbinden des Getriebes (2) mit dem mindestens einen Antriebsrad (8), wenn die Übersetzung des Getriebes (2) geändert wurde, einen Schritt umfasst zum: - Synchronisieren (s111) der Drehzahl zwischen dem Getriebe (2) und der Gelenkwelle (10) mittels eines synchronisierenden Elements (74) vor dem Verbinden des Getriebes (2) mit dem mindestens einen Antriebsrad (8).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt zum Trennen (s103) des Getriebes (2) vom mindestens einen Antriebsrad (8) mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wenn die erste Kraft (FA1) eine Reaktionskraft (FR) überwindet, die auf das einkuppelnde Element (43) einwirkt, wobei die Reaktionskraft (FR) ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element (43) übertragenen Drehmoments (TS) ist, einen Schritt umfasst zum: - axialen Versetzen (s112) der Kupplungsmuffe (43) an die erste Position mittels der ersten Kraft (FA1); und wobei der Schritt zum Verbinden (s105) des Getriebes (2) mit dem mindestens einen Antriebsrad (8), wenn die Übersetzung des Getriebes (2) geändert wurde, einen Schritt umfasst zum: - axialen Versetzen (s113) der Kupplungsmuffe 43 an die zweite Position mittels einer zweiten Kraft (FA2), wobei die zweite Kraft (FA2) größer als die erste Kraft (FA1) ist.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Getriebe (2) ein Stufengetriebe (15B) umfasst, das mit einem Planetengetriebe (14) versehen ist, das angelegt ist, einen Gang in einem hohen Bereich und einen Gang in einem niedrigen Bereich bereitzustellen, wobei der Schritt zum Trennen (s103) des Getriebes (2) vom mindestens einen Antriebsrad (8) mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element (43) einwirkt, wenn die erste Kraft (FA1) eine Reaktionskraft (FR) überwindet, die auf das einkuppelnde Element (43) einwirkt, wobei die Reaktionskraft (FR) ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element (43) übertragenen Drehmoments (TS) ist, einen Schritt umfasst zum: - Trennen (s114) des Planetengetriebes (14) des Stufengetriebes (15B) vom mindestens einen Antriebsrad (8) mittels des einkuppelnden Elements (43); und wobei der Schritt zum Verbinden (s105) des Getriebes (2) mit dem mindestens einen Antriebsrad (8), wenn die Übersetzung des Getriebes (2) geändert wurde, einen Schritt umfasst zum: - Verbinden (s115) des Planetengetriebes (14) des Stufengetriebes (15B) mit dem mindestens einen Antriebsrad (8) mittels des einkuppelnden Elements (43).
  10. Verfahren nach Anspruch 6 und 9, wobei die Gelenkwelle (10) mit einer Abtriebswelle (28) des Stufengetriebes (15B) verbunden ist, wobei der Schritt zum Trennen (s103) des Getriebes (2) vom mindestens einen Antriebsrad (8) mittels der ersten Kraft, die auf das einkuppelnde Element (43) einwirkt, wenn die erste Kraft (FA1) eine Reaktionskraft (FR) überwindet, die auf das einkuppelnde Element (43) einwirkt, wobei die Reaktionskraft (FR) ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element (43) übertragenen Drehmoments (TS) ist, einen Schritt umfasst zum: - Trennen (s116) des Planetengetriebes (14) des Stufengetriebes (15B) von der Abtriebswelle (28) mittels des einkuppelnden Elements (43); und wobei der Schritt zum Verbinden (s105) des Getriebes (2) mit dem mindestens einen Antriebsrad (8), wenn die Übersetzung des Getriebes (2) geändert wurde, einen Schritt umfasst zum: - Verbinden (s117) des Planetengetriebes (14) des Stufengetriebes (15B) mit der Abtriebswelle mittels des einkuppelnden Elements (43).
  11. Computerprogramm, Programmcode umfassend, der, wenn der Programmcode in einem Computer (72) ausgeführt wird, bewirkt, dass der Computer (72) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10 ausführt.
  12. Computerprogrammprodukt, ein computerlesbares Medium und ein Computerprogramm nach Anspruch 11 umfassend, wobei das Computerprogramm im computerlesbaren Medium enthalten ist.
  13. System zum Ändern einer Übersetzung in einem Getriebe (2) eines Fahrzeugs (1), wobei das Getriebe (2) angeordnet ist, um Drehmoment in einem Antriebsstrang (3) zwischen einer Energiequelle (4) und mindestens einem Antriebsrad (8) des Fahrzeugs (1) zu übertragen, das Getriebe (2) steuerbar ist, um mindestens zwei Gänge einzukuppeln, die unterschiedliche Übersetzungen aufweisen, wobei das System gekennzeichnet ist durch: - Mittel (80, 67) zum Anwenden einer ersten Kraft (FA1), die auf ein einkuppelndes Element (43) zwischen dem Getriebe (2) und dem mindestens einen Antriebsrad (8) einwirkt; - Mittel (70, 72) zum Verringern eines von der Energiequelle (4) erzeugten Drehmoments (TPS); - Mittel (67) zum Trennen des Getriebes (2) vom mindestens einen Antriebsrad (8) mittels der ersten Kraft (FA1), die auf das einkuppelnde Element 43 einwirkt, wenn die erste Kraft (FA1) eine Reaktionskraft (FR) überwindet, die auf das einkuppelnde Element (43) einwirkt, wobei die Reaktionskraft (FR) ein Ergebnis eines vom einkuppelnden Element (43) übertragenen Drehmoments (TS) ist; - Mittel (66) zum Ändern der Übersetzung des Getriebes (2), wenn das Getriebe (2) vom mindestens einen Antriebsrad (8) getrennt ist; und wobei - das Mittel (67) zum Anwenden einer ersten Kraft (FA1) auch zum Verbinden des Getriebes (2) mit dem mindestens einen Antriebsrad (8) angelegt ist, wenn die Übersetzung des Getriebes (2) geändert wurde.
  14. System nach Anspruch 13, das ferner dadurch gekennzeichnet ist: - dass das Mittel (67) zum Anwenden einer ersten Kraft (FA1) angelegt ist, um eine zweite Kraft (FA2) zu erzeugen, die größer als die erste Kraft (FA1) ist, wenn das Getriebe (2) mit dem mindestens einen Antriebsrad (8) verbunden wird.
  15. Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es ein System zum Ändern der Übersetzung in einem Getriebe (2) nach einem der Ansprüche 13 und 14 umfasst.
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