DE102021214373B3

DE102021214373B3 - Verfahren und Getriebesteuergerät zum Betreiben eines mehrgängigen Fahrzeuggetriebes

Info

Publication number: DE102021214373B3
Application number: DE102021214373.3A
Authority: DE
Inventors: Ralf Beck
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2022-11-17
Anticipated expiration: 2041-12-16
Also published as: US20230184329A1; US11773967B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mehrgängigen Fahrzeuggetriebes in einem Kraftfahrzeug während einer Ausrollphase des Kraftfahrzeugs, wobei die Ausrollphase eine Schubphase mit eingelegtem Fahrgang und eine Freilaufphase mit eingelegtem Neutralgang umfasst. Es wird ermittelt, ob sich das Kraftfahrzeug in der Schubphase der Ausrollphase befindet, ob eine Bedingung für einen Übergang in die Freilaufphase der Ausrollphase erfüllt ist und ob ein Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt. Befindet sich das Kraftfahrzeug in der Schubphase der Ausrollphase und ist die Bedingung für den Übergang in die Freilaufphase erfüllt und liegt ein Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vor, dann ist vorgesehen, dass zusätzlich zu während der Schubphase des Kraftfahrzeugs geschlossenen Schaltelementen (A, B, C) des Fahrgangs zumindest ein weiteres Schaltelement (D, E) des Fahrzeuggetriebes geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mehrgängigen Fahrzeuggetriebes. Ferner betrifft die Erfindung ein Getriebesteuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist, sowie ein entsprechendes Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens auf dem Getriebesteuergerät. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeuggetriebe und ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeuggetriebe.
Mehrgängige Getriebe sind in der Fahrzeugtechnik bekannt und weit verbreitet. Die Gänge, auch Stufen oder Übersetzungsstufen genannt, stellen unterschiedliche Übersetzungen des Getriebes zwischen einem Getriebeeingang und Getriebeausgang dar. Die Gänge sind wahlweise einlegbar. Dadurch kann ein von einem Antriebsmotor des Fahrzeugs bereitgestelltes Drehmoment situationsgerecht übersetzt werden. Beispielsweise kann in einem Anfahrgang eine hohe Übersetzung zur Beschleunigung des Fahrzeugs bereitgestellt werden. In einem anderen Fahrgang kann dann eine geringere Übersetzung zur verbrauchsgünstigen Aufrechterhaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit bereitgestellt werden. Das Einlegen der einzelnen Gänge erfolgt mittels Schaltelemente des Getriebes.
In einem Neutralgang des Fahrzeuggetriebes, auch Leerlauf genannt, sind der Getriebeeingang und der Getriebeausgang voneinander entkoppelt. Zum Einlegen des Neutralgangs wird eine ausreichend große Anzahl an Schaltelementen des Getriebes geöffnet. Das Einlegen des Neutralgangs kann von einem Fahrer des Fahrzeugs oder einer Automatik angefordert werden.
Aus dem Stand der Technik ist eine sogenannte Standabkopplungsfunktion bekannt. Durch die Standabkopplung (NIC-Funktion, Neutral Idle Control) wird bei oder nahe Fahrzeugstillstand durch automatisches Öffnen eines Schaltelements des Fahrzeuggetriebes der Neutralgang eingelegt. Der Antriebsstrang wird dadurch automatisch getrennt und das Getriebeaufnahmemoment wird reduziert, sodass der Verbrennungsmotor im Fahrzeugstillstand mit reduziertem Verbrauch betrieben werden kann.
Ein Verfahren zur Steuerung einer Standabkopplungsfunktion bei einem Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe ist aus der DE 10 2009 002 108 A1 bekannt.
Die DE 10 2020 115 131 A1 offenbart ein Doppelkupplungssteuerungsverfahren für ein Doppelkupplungsgetriebe mit einem ersten und einem zweiten Teilgetriebe in einem Kraftfahrzeug.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines mehrgängigen Fahrzeuggetriebes zu schaffen. Zudem sollen ein Getriebesteuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist und ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens auf dem Getriebesteuergerät sowie ein Fahrzeuggetriebe und ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeuggetriebe angegeben werden.
Aus verfahrenstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung dieser Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Ein Getriebesteuergerät, das zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, geht ferner aus einem Nebenanspruch hervor. Schließlich sind ein Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens auf einem solchen Getriebesteuergerät sowie ein Fahrzeuggetriebe mit einem solchen Getriebesteuergerät und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Fahrzeuggetriebe Gegenstand weiterer Nebenansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnungen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines mehrgängigen Fahrzeuggetriebes in einem Kraftfahrzeug während einer Ausrollphase des Kraftfahrzeugs vorgeschlagen.
Das Fahrzeuggetriebe weist mehrere Schaltelemente zum Einlegen von Gängen des Fahrzeuggetriebes auf. Das Fahrzeuggetriebe weist zumindest einen Neutralgang sowie zumindest einen Fahrgang auf. In dem Neutralgang ist eine Entkoppelung zwischen einem Getriebeeingang und einem Getriebeausgang des Fahrzeuggetriebes vorgesehen, wobei in dem Neutralgang bereits ein Teil der Schaltelemente des Fahrzeuggetriebes betätigt sein kann, um einen schnellen Übergang von einem eingelegten Neutralgang in einen angeforderten Fahrgang zu ermöglichen. Der Neutralgang entspricht einem Leerlauf des Getriebes. In dem Fahrgang hingegen ist eine Koppelung des Getriebeeingangs mit dem Getriebeausgang zum Vortrieb des Fahrzeugs vorgesehen. Diese Koppelung kann durch Schließen der dem Fahrgang zugeordneten Schaltelemente erfolgen. Unter einem Fahrgang werden diejenigen Gänge des Fahrzeuggetriebes verstanden, die zum Vortrieb des Fahrzeugs vorgesehen sind, also Vorwärtsgänge und Rückwärtsgänge. Der Gangwechsel vom Neutralgang in den Fahrgang erfolgt daher durch Schließen der dem Fahrgang zugeordneten Schaltelemente des Fahrzeuggetriebes. Bei dem Fahrzeuggetriebe handelt es sich insbesondere um ein Automatikgetriebe in Planetenbauweise.
Die Schaltelemente des Fahrzeuggetriebes können als Getriebeschaltelemente bezeichnet werden und als Kupplungen und/oder Bremsen ausgebildet sein. Die Schaltelemente können per Druckmedium betätigbar ausgebildet sein, beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch. Insbesondere wird als Druckmedium das Schmiermittel des Fahrzeuggetriebes genutzt. Bevorzugt sind die Schaltelemente als reibschlüssig wirkende Schaltelemente ausgebildet, wie eine Lamellenkupplung oder eine Lamellenbremse. Die Kontrolle über die Betätigung der Schaltelemente erfolgt vorzugsweise durch ein Getriebesteuergerät. Das Getriebesteuergerät bewirkt also die situationsgerechte Betätigung der Schaltelemente. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich beispielsweise um einen Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug, wie ein Lastkraftwagen oder einen Omnibus handeln. Das Kraftfahrzeug kann auch als Schienenfahrzeug oder als landwirtschaftliches Fahrzeug ausgebildet sein.
In der Ausrollphase befindet sich das Kraftfahrzeug in einer antriebslosen Fahrbetriebsphase. Bei einer antriebslosen Fahrbetriebsphase ist ein Fahrpedal des Kraftfahrzeugs durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht mehr betätigt. Auch das Bremspedal ist während der Ausrollphase nicht betätigt. Eine Fahrzeuggeschwindigkeit am Ende der Ausrollphase ist dabei niedriger als eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu Beginn der Ausrollphase, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit am Ende der Ausrollphase vorzugsweise auch Null sein kann. Die Ausrollphase umfasst vorzugsweise eine Schubphase mit einem im Fahrzeuggetriebe eingelegten Fahrgang und eine sich an die Schubphase anschließende Freilaufphase mit in dem Fahrzeuggetriebe eingelegten Neutralgang. Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist in der Freilaufphase somit geringer als in der Schubphase der Ausrollphase.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ermittelt wird, ob sich das Kraftfahrzeug in der Schubphase der Ausrollphase befindet.
Während der Schubphase ist in dem Fahrzeuggetriebe noch ein Fahrgang eingelegt. Eine Ausrollphase ist erst bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten vorgesehen. Daher handelt es sich bei dem während der Schubphase eingelegten Fahrgang insbesondere um einen Anfahrgang des Fahrzeuggetriebes. Bei dem Anfahrgang kann es sich beispielsweise um den ersten Gang oder den zweiten Gang des Fahrzeuggetriebes handeln.
Ob sich das Kraftfahrzeug in einer Ausrollphase befindet, kann anhand einer aktuellen Fahrpedalbetätigung, einem aktuell eingelegten Fahrgang, einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einer aktuellen Betriebsart des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Auch ein Zustand des Bremspedals kann bei der Ermittlung, ob sich das Kraftfahrzeug in einer Ausrollphase befindet berücksichtigt werden, wobei während der Ausrollphase das Bremspedal durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht betätigt ist.
Die Ausrollphase des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise beendet werden, wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs eine Betätigung des Gaspedals vornimmt. Dann wird die antriebslose Fahrbetriebsphase beendet und das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit der Gaspedalbetätigung beschleunigt. Auch eine Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs führt zur Beendigung der Ausrollphase.
Die Schubphase der Ausrollphase des Kraftfahrzeugs liegt dann vor, wenn Fahrpedal und Bremspedal des Kraftfahrzeugs nicht betätigt sind, der aktuell eingelegte Fahrgang einem Anfahrgang entspricht, eine Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb einer Geschwindigkeitsgrenze liegt und das Kraftfahrzeug im Schubbetrieb betrieben wird. Eine Betätigung des Fahrpedals bzw. des Bremspedals kann beispielsweise über entsprechende Wegsensoren erfasst werden. Die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise mittels eines Tachografen oder über eine sensorisch erfasste Drehzahl am Getriebeabtrieb ermittelt werden. Weitere, hier nicht explizit genannte Ermittlungsmethoden sind ebenso einsetzbar.
Da das Fahrpedal des Kraftfahrzeugs während der Schubphase der Ausrollphase nicht betätigt ist, sinkt die Fahrzeuggeschwindigkeit im Verlauf der Schubphase zunehmend ab. Dann, wenn in der Schubphase ein Geschwindigkeits- oder Drehzahlgrenzwert für die Freilaufphase erreicht oder überschritten wird, wird normalerweise auf die Freilaufphase der Ausrollphase übergegangen, indem in dem Fahrzeuggetriebe der Neutralgang eingelegt wird (Standabkopplung). Im Neutralgang ist der Getriebeeingang von dem Getriebeausgang entkoppelt und das Kraftfahrzeug kann im Rahmen der Freilaufphase ausrollen. Als Geschwindigkeitsgrenzwert kann beispielsweise ein Grenzwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit vorgegeben werden während als Drehzahlgrenzwert ein Grenzwert für die Drehzahl des Antriebsmotors, beispielsweise eine Leerlaufdrehzahl, vorgegeben werden kann.
Bei eingelegtem Neutralgang können einem ausgewählten Anfahrgang zugehörige Schaltelemente zur Vorbereitung des Gangwechsels in den Anfahrgang bereits vorbefüllt oder vorgespannt werden. Bei einem Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten kann dies dazu führen, dass über das Getriebe bereits ein Drehmoment übertragen wird und das Kraftfahrzeug nicht wie gewohnt im Rahmen der Freilaufphase aufgrund der vorherrschenden Fahrwiderstände von selbst zum Stillstand kommt.
Daher ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ferner vorgesehen, dass ermittelt wird, ob ein Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt. Der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten liegt insbesondere dann vor, wenn das Fahrzeuggetriebe noch keine ausreichende Temperatur erreicht hat. Bei kühlem Getriebe weist das darin enthaltene Schmiermittel (meist Getriebeöl) eine relativ hohe Viskosität auf. Entsprechend hoch sind Bauteilreibungen und Planschverluste im Getriebe. Ein unter normalen Betriebsbedingungen korrekt vorbefülltes oder vorgespanntes Schaltelement kann unter diesen Umständen dennoch ungewollt ein Drehmoment übertragen. Dieser Getriebezustand ist daher insbesondere gleichbedeutend mit einem „kalten“ Fahrzeuggetriebe. Dieser Getriebezustand kann beispielsweise vorliegen, wenn das Getriebeschmiermittel eine bestimmte Temperatur unterschreitet, beispielsweise 40°C.
Die Ermittlung, ob der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt, kann beliebig erfolgen. Dies erfolgt insbesondere anhand einer Getriebetemperatur, insbesondere einer Temperatur des Getriebeschmiermittels (Öltemperatur). Dazu ist vorzugsweise ein Temperatursensor am Fahrzeuggetriebe vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann dies anhand eines Temperaturmodells des Fahrzeuggetriebes erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann dies anhand einer verstrichenen Zeit seit einem Motorstart eines mit dem Fahrzeuggetriebe gekoppelten oder koppelbaren Antriebsmotors des Fahrzeugs erfolgen. Weitere, hier nicht explizit genannte Ermittlungsmethoden sind ebenso einsetzbar. Bevorzugt wird die ermittelte Getriebetemperatur oder die verstrichene Zeit mit einem Schwellenwert verglichen. Liegt die Getriebetemperatur oder die verstrichene Zeit unterhalb des Schwellenwerts, wird davon ausgegangen, dass der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt.
Liegt die Getriebetemperatur oder die verstrichene Zeit hingegen oberhalb des Schwellenwerts, wird davon ausgegangen, dass eine Betriebstemperatur des Fahrzeuggetriebes erreicht oder überschritten ist und der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten nicht bzw. nicht mehr vorliegt. Das Getriebe ist dann warmgelaufen, wodurch die Schleppverluste im Getriebe ausreichend reduziert sind. Der Schwellenwert für die Temperatur liegt bevorzugt zwischen 30°C und 50°C. Ein besonders geeigneter Schwellenwert für die Temperatur liegt zwischen 35°C und 45°C, insbesondere bei 40°C.
Erreicht oder unterschreitet das Kraftfahrzeug bei vorliegendem Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten, ausgehend von der Schubphase der Ausrollphase den Geschwindigkeits- oder Drehzahlgrenzwert für die Freilaufphase, dann ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zusätzlich zu den während der Schubphase des Kraftfahrzeugs bereits geschlossenen Schaltelementen eines Fahrgangs zumindest ein weiteres Schaltelement des Fahrzeuggetriebes zumindest teilgeschlossen wird.
Dadurch, dass zumindest ein weiteres Schaltelement zumindest teilgeschlossen wird, wird das Fahrzeuggetriebe verspannt. Durch das Verspannen des Fahrzeuggetriebes wird das Kraftfahrzeug abgebremst. Das Kraftfahrzeug kann vorzugsweise bis zum Stillstand abgebremst werden. Im Fahrzeugstillstand kann schließlich ein aufgrund der erhöhten Schleppverluste bedingter ungewollter Rollzustand des Kraftfahrzeugs verhindert werden.
Das zumindest eine Schaltelement, welches zusätzlich zu den Schaltelementen des Fahrgangs geschlossen wird, kann dabei vollständig geschlossen oder teilgeschlossen werden. Im teilgeschlossenen Zustand kann über das Schaltelement bereits eine Kraft oder ein Drehmoment übertragen werden, welche bzw. welches ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs durch Verspannen des Fahrzeuggetriebes bewirken kann. Im teilgeschlossenen Zustand ist die Kraft- oder Drehmomentübertragung über das Schaltelement jedoch geringer als im vollständig geschlossenen Zustand, in welchem das Fahrzeuggetriebe blockiert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Schließgrad des zumindest einen weiteren Schaltelements, welches zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs zumindest teilgeschlossen wird, zumindest in Abhängigkeit einer Fahrzeugmasse und/oder einer Topographie eines befahrenen oder vorausliegenden Streckenabschnitts bestimmt. Beispielsweise kann das weitere Schaltelement zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs mit einem höheren Schließgrad geschlossen werden, wenn das Kraftfahrzeug beladen ist. Dadurch kann das beladene Kraftfahrzeug, welches eine höhere Fahrzeugmasse aufweist als ein unbeladenes Kraftfahrzeug, durch die über das Schaltelement bewirkte höhere Kraft- oder Drehmomentübertragung gezielt abgebremst werden. Befindet sich das Kraftfahrzeug beispielsweise auf einem leichten Gefälle, dann kann das weitere Schaltelement zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs mit einem höheren Schließgrad geschlossen werden, als wenn sich das Kraftfahrzeug auf einer Ebene befindet. Bei der Einstellung des Schließgrades des zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs zu schließenden Schaltelements kann somit in vorteilhafter Weise eine auf das Kraftfahrzeug wirkende Hangabtriebskraft berücksichtigt werden. Je größer das Gefälle bzw. die auf das Kraftfahrzeug wirkende Hangabtriebskraft ist, desto weiter kann das Schaltelement zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs geschlossen werden. Auch kann der Schließgrad des zumindest einen weiteren Schaltelements, welches zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs zumindest teilgeschlossen wird, in Abhängigkeit einer vorausliegenden Wegstrecke bis zum Erreichen des gewünschten Fahrzeugstillstands bestimmt werden. So kann der Schließgrad des zumindest einen weiteren Schaltelements, welches zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs zumindest teilgeschlossen wird, derart bestimmt werden, dass das Kraftfahrzeug beispielsweise vor einer roten Verkehrsampel oder einem erkannten Stauende gezielt zum Stillstand kommt.
Hat das Fahrzeuggetriebe hingegen bereits seine Betriebstemperatur erreicht, es liegt also kein Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vor, und wird während der Schubphase der Ausrollphase der Geschwindigkeits- oder Drehzahlgrenzwert für die Freilaufphase erreicht, dann ist vorgesehen, dass im Rahmen der Standabkopplung (NIC-Funktion, Neutral Idle Control) der eingelegte Fahrgang automatisch ausgelegt und der Neutralgang des Fahrzeuggetriebes automatisch eingelegt wird. Der Antriebsstrang wird dadurch automatisch getrennt. Das Kraftfahrzeug kann dann im Rahmen der Freilaufphase der Ausrollphase bis zum Fahrzeugstillstand ausrollen. Durch Reduzierung des Getriebeaufnahmemoments kann der Verbrennungsmotor im Fahrzeugstillstand mit reduziertem Verbrauch betrieben werden.
Das vorgeschlagene Verfahren wird von dem ebenfalls vorgeschlagenen Getriebesteuergerät kontrolliert. Das bedeutet, dass durch das Getriebesteuergerät die Durchführung des Verfahrens erfolgt. Das vorgeschlagenen Getriebesteuergerät ist demnach speziell so eingerichtet, dass es das Verfahren mit den jeweils angegebenen Schritten ausführt. Das Getriebesteuergerät verfügt hierzu insbesondere über einen Eingang und einen Ausgang und ein Berechnungsmittel. Auch verfügt das Getriebesteuergerät hierzu insbesondere über ein Speichermedium (Datenspeicher), in dem die zur Durchführung speziell erforderlichen Befehle gespeichert sind. Der Eingang des Getriebesteuergeräts ist dazu eingerichtet, dass darüber dem Getriebesteuergerät die erforderlichen Informationen zugeführt werden, beispielsweise die aktuelle Getriebetemperatur, die aktuelle Abtriebsdrehzahl, das aktuelle Bremssignal und/oder das aktuelle Fahrpedalsignal. Der Ausgang des Getriebesteuergeräts ist dazu eingerichtet, um die erforderlichen Ansteuerungssignale zur Betätigung der Schaltelemente auszugeben, beispielsweise Signale zum Öffnen und Schließen von Ventilen der Schaltelemente. Das Berechnungsmittel führt die im Speichermedium gespeicherten Befehle aus, wobei es hierbei die eingehenden Informationen verarbeitet und die entsprechenden Ansteuerungssignale für die Schaltelemente ausgibt. Bei dem Berechnungsmittel handelt es sich insbesondere um einen Mikroprozessor.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm ist ausgebildet, ein Getriebesteuergerät zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung zu veranlassen, wenn das Computerprogramm auf dem Getriebesteuergerät ausgeführt wird. In diesem Zusammenhang gehört auch ein computerlesbares Medium zum Gegenstand der Erfindung, auf dem ein vorstehend beschriebenes Computerprogramm abrufbar gespeichert ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung entnehmbar sind. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung eines Automatikgetriebes in Planetenbauweise;
2 ein beispielhaftes Schaltschema für das Automatikgetriebe gemäß 1;
3 eine schematische Darstellung eines weiteren Automatikgetriebes in Planetenbauweise; und
4 ein beispielhaftes Schaltschema für das Automatikgetriebe gemäß 3.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung die Anordnung von Wellen AN, AB, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und Planetenradsätzen RS1, RS2, RS3, RS4 und Schaltelementen A, B, C, D, E eines bevorzugten mehrgängigen Fahrzeuggetriebe in Planetenbauweise. Es ist zur besseren Übersicht nur die obere Hälfte des Fahrzeuggetriebes gezeigt. Die untere Hälfte ist insbesondere spiegelbildlich zu dieser oberen Hälfte ausgebildet. Die Antriebswelle AN ist üblicherweise mit einem Antriebsmotor des Fahrzeugs gekoppelt oder über eine separate Kupplung damit koppelbar, wie insbesondere über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler. Der hydrodynamische Drehmomentwandler kann ein Pumpenrad, ein Turbinenrad und ein Leitrad umfassen. Die Abtriebswelle AB ist üblicherweise mit Antriebsrädern des Fahrzeugs gekoppelt oder koppelbar.
In 1 ist zusätzlich ein Getriebesteuergerät 10 eingezeichnet, das zur Betätigung der Schaltelemente A, B, C, D, E des Getriebes dient. Das Steuergerät 10 veranlasst also, dass die Schaltelemente A, B, C, D, E wahlweise geöffnet und geschlossen werden. Dadurch wird der in der jeweiligen Situation geeignete oder von einem Fahrer des Fahrzeugs angeforderte Gang eingelegt. Hierzu werden dem Steuergerät 10 über den Steuergeräteeingang entsprechende Informationen zugeführt. Das Steuergerät 10 verarbeitet diese Informationen und gibt entsprechende Signale zur Betätigung der Schaltelemente A, B, C, D, E über den Steuergeräteausgang aus.
Insbesondere werden dem Steuergerät 10 die Informationen Fp, Br, T und nAB zugeführt. Die Information Fp ist ein Signal des Fahrpedals 9 des Kraftfahrzeugs, das einen Betätigungszustand des Fahrpedals repräsentiert. Das Signal Fp wird beispielsweise durch einen Positionssensor des Fahrpedals 9 ermittelt. Die Information Br ist ein Bremssignal der Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs, das einen Betätigungszustand der Bremse repräsentiert. Von der Betriebsbremse ist in 1 lediglich das Bremspedal 11 gezeigt. Das Bremssignal Br wird beispielsweise durch einen Positionssensor des Bremspedals 11 ermittelt. Die Information T ist ein Temperatursignal, das die Getriebetemperatur repräsentiert. Das Temperatursignal T wird beispielsweise durch einen Temperatursensor des Getriebes ermittelt. Die Information nAB ist ein Drehzahlsignal, das die an der Abtriebswelle AB anliegende Drehzahl repräsentiert.
Üblicherweise werden die Schaltelemente A, B, C, D, E per Druckmedium betätigt. Jedem Schaltelement A, B, C, D, E ist dazu ein Betätigungskolben zugeordnet, der individuell mit Druck des Druckmediums beaufschlagt werden kann. Hierzu werden von dem Steuergerät 10 die den Betätigungskolben zugeordneten Ventile angesteuert. Als Druckmedium wird bei dem in 1 gezeigten Getriebe üblicherweise das Schmiermittel des Getriebes (Getriebeöl) eingesetzt.
Das Getriebe kann in einen Neutralgang geschaltet werden, bei dem die Antriebswelle AN von der Abtriebswelle AB entkoppelt ist. Hierzu wird eine ausreichende Anzahl der Schaltelemente A, B, C, D, E geöffnet, insbesondere die Schaltelemente C, D, E. Ein Teil der Schaltelemente A, B, C, D, E, insbesondere die Schaltelemente A, B eines Anfahrgangs, können in dem Neutralgang hingegen bereits betätigt sein, wobei das Schaltelement A vorzugsweise geschlossen und das Schaltelement B vorzugsweise vorbefüllt ist. Die Fahrgänge des Getriebes dienen zur Fortbewegung des Fahrzeugs. Es stehen daher acht Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang als Fahrgänge zu Verfügung. Bei dem in 1 gezeigten Getriebe sind in den Fahrgängen stets drei der fünf Schaltelemente A, B, C, D, E geschlossen und die übrigen zwei Schaltelemente A, B, C, D, E geöffnet. Zur Ausführung eines Gangwechsels und damit zur Ausführung eines Schaltvorgangs wird mindestens eines der zuvor geöffneten Schaltelemente A, B, C, D und E des Automatikgetriebes geschlossen bzw. zugeschaltet und mindestens eines der zuvor geschlossenen Schaltelemente A, B, C, D und E geöffnet bzw. weggeschaltet.
Mit dem Anfahrgang wird das Fahrzeug aus dem Stand oder aus sehr niedrigen Geschwindigkeiten beschleunigt. Der Anfahrgang weist daher eine relativ hohe Übersetzung auf. Je nach Beladungszustand eignet sich als Anfahrgang des Getriebes insbesondere der erste Gang (Schaltelemente A, B, C geschlossen und D, E geöffnet) oder der zweite Gang (Schaltelemente A, B, E geschlossen und C, D geöffnet).
In 2 ist ein beispielhaftes Schaltschema des Automatikgetriebes gemäß 1 dargestellt. In jedem Gang sind drei Schaltelemente A, B, C, D, E geschlossen und zwei Schaltelemente A, B, C, D, E offen. Die Schaltelemente sind als Bremsen A, B und Kupplungen C, D, E ausgebildet.
Der erste Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen der Bremsen A und B und der Kupplung C, der zweite Vorwärtsgang durch Schließen der Bremsen A und B und der Kupplung E, der dritte Vorwärtsgang durch Schließen der Bremse B und der Kupplungen C und E, der vierte Vorwärtsgang durch Schließen der Bremse B und der Kupplungen D und E, der fünfte Vorwärtsgang durch Schließen der Bremse B und der Kupplungen C und D, der sechste Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplungen C, D und E, der siebte Vorwärtsgang durch Schließen der Bremse A und der Kupplungen C und D und der achte Vorwärtsgang durch Schließen der Bremse A und der Kupplungen D und E. Der Rückwärtsgang ergibt sich durch das Schließen der Bremsen A und B und der Kupplung D.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Vorgehensweise zum Betreiben des zuvor beschriebenen Automatikgetriebes erläutert. Diese Vorgehensweise wird durch das Getriebesteuergerät 10 durchgeführt, das entsprechend speziell eingerichtet ist.
Hierbei wird ermittelt, ob sich das Kraftfahrzeug in einer Ausrollphase befindet, in welcher weder das Bremspedal 11 noch das Fahrpedal 9 durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigt wird. Es wird ferner ermittelt, ob sich das Kraftfahrzeug in der Schubphase der Ausrollphase befindet. Die Schubphase der Ausrollphase des Kraftfahrzeugs liegt dann vor, wenn Fahrpedal 9 und Bremspedal 11 des Kraftfahrzeugs nicht betätigt sind, ein Anfahrgang eingelegt ist, eine Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb einer Geschwindigkeitsgrenze liegt und das Kraftfahrzeug im Schubbetrieb betrieben wird. Eine Betätigung des Fahrpedals 9 bzw. des Bremspedals 11 kann beispielsweise über entsprechende Wegsensoren erfasst werden. Die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise mittels eines Tachografen oder über die sensorisch erfasste Drehzahl am Getriebeabtrieb nAB ermittelt werden.
Ferner wird ermittelt, ob ein Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt. Der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten liegt insbesondere dann vor, wenn das Fahrzeuggetriebe noch keine ausreichende Betriebstemperatur T erreicht hat. Dieser Getriebezustand ist daher insbesondere gleichbedeutend mit einem „kalten“ Fahrzeuggetriebe. Dieser Getriebezustand kann beispielsweise vorliegen, wenn das Getriebeschmiermittel eine bestimmte Temperatur T unterschreitet, beispielsweise 40°C. Die Temperatur T des Getriebeschmiermittels kann vorzugsweise mit einem Temperatursensor ermittelt werden.
Da das Fahrpedal 9 des Kraftfahrzeugs während der Schubphase der Ausrollphase nicht betätigt ist, sinkt die Fahrzeuggeschwindigkeit im Verlauf der Schubphase zunehmend ab. Dann, wenn in der Schubphase ein Geschwindigkeits- oder Drehzahlgrenzwert für die Freilaufphase der Ausrollphase erreicht oder überschritten wird, und ein Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt, ist vorgesehen, dass zusätzlich zu den während der Schubphase des Kraftfahrzeugs bereits geschlossenen Schaltelementen des Anfahrgangs A, B, C (erster Gang) zumindest ein weiteres Schaltelement D, E des Fahrzeuggetriebes zumindest teilgeschlossen wird.
Mit anderen Worten wird dann, wenn bei noch kaltem Fahrzeuggetriebe der Geschwindigkeits- oder Drehzahlgrenzwert für die Freilaufphase der Ausrollphase erreicht oder unterschritten wird, in dem Getriebe nicht der Neutralgang eingelegt (Standabkopplung), sondern ein Verspannen des Getriebes durch Schließen des zumindest einen weiteren Schaltelements C, D bewirkt. Durch das Verspannen des Fahrzeuggetriebes wird das Kraftfahrzeug abgebremst. Das Kraftfahrzeug kann vorzugsweise bis zum Stillstand abgebremst werden. Im Fahrzeugstillstand kann schließlich ein aufgrund der erhöhten Schleppverluste bedingter ungewollter Rollzustand des Kraftfahrzeugs verhindert werden.
Durch das Verspannen bzw. das Blockieren des Fahrgetriebes, indem zumindest ein Schaltelement D, E des Fahrzeuggetriebes zusätzlich zu den Schaltelementen A, B, C des in der Schubphase der Ausrollphase eingelegten Anfahrganges geschlossen wird, wird das Turbinenrad des Drehmomentwandlers auf eine geringe Drehzahl gebracht. Dadurch wird der Drehmomentwandler aktiv und das Fahrzeuggetriebe wird aufgewärmt, wodurch die Betriebstemperatur des Fahrzeuggetriebes schneller erreicht werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei anderen mehrgängigen Fahrzeuggetrieben einsetzbar sein. So kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Automatikgetrieben angewendet werden, welche beispielsweise als 5-Gang, 6-Gang-, 7-Gang-, 9-Gang- oder 10-Gang-Getriebe ausgebildet sein können. Auch die Anzahl der Radsätze, die Anzahl der Schaltelemente und die Anzahl der im Fahrgang geschlossenen Schaltelemente des Fahrzeuggetriebes kann unterschiedlich sein.
So zeigt 3 ein zweites beispielhaftes Getriebeschema eines exemplarischen Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs, bei welchem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann. Mit einem Getriebeeingang 15 des Automatikgetriebes kann ein nicht gezeigtes Antriebsaggregat und mit einem Getriebeausgang 16 des Automatikgetriebes ein nicht gezeigter Abtrieb des Kraftfahrzeugs gekoppelt werden.
Das in 3 dargestellte Automatikgetriebe ist in Planetenbauweise ausgeführt und verfügt über insgesamt sechs Wellen 17, 18, 19, 20, 21 und 22, wobei es sich bei der Welle 19 um eine Getriebeeingangswelle und bei der Welle 22 um eine Getriebeausgangswelle handelt. Die Wellen 17 bis 22 des Automatikgetriebes der 3 stehen einerseits über Radsätze 23, 24 und 25 und andererseits über getriebeinterne Schaltelemente A2, B2, C2, D2 und E2 in Antriebsverbindung. Zur Betätigung der Schaltelemente A2, B2, C2, D2 und E2 dient ein hier nicht dargestelltes Getriebesteuergerät.
Das in 3 gezeigte Automatikgetriebe verfügt über drei Radsätze 23, 24 und 25 und fünf Schaltelemente A2, B2, C2, D2 und E2, wobei die Schaltelemente A2 und B2 als Kupplungen und die Schaltelemente C2, D2 und E2 als Bremsen ausgeführt sind. Bei dem in 3 gezeigten Automatikgetriebe können insgesamt sechs Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang geschaltet werden, wobei in jedem dieser Gänge zwei Schaltelemente geschlossen und drei Schaltelemente geöffnet sind. Zur Ausführung eines Gangwechsels und damit zur Ausführung eines Schaltvorgangs wird mindestens eines der zuvor geöffneten Schaltelemente A2, B2, C2, D2 und E2 des Automatikgetriebes geschlossen bzw. zugeschaltet und mindestens eines der zuvor geschlossenen Schaltelemente A2, B2, C2, D2 und E2 geöffnet bzw. weggeschaltet. Das in 3 gezeigte Getriebeschema ist rein exemplarischer Natur. Es können zusätzlich zu reibschlüssigen Schaltelementen auch formschlüssige Schaltelemente vorhanden sein.
In 4 ist ein beispielhaftes Schaltschema des Automatikgetriebes gemäß 3 dargestellt. In jedem Gang sind zwei Schaltelemente A2, B2, C2, D2 und E2 geschlossen und drei Schaltelemente A2, B2, C2, D2 und E2 offen. Die Schaltelemente sind als Kupplungen A2, B2 und Bremsen C2, D2, E2 ausgebildet.
Der erste Vorwärtsgang ergibt sich durch Schließen der Kupplung A2 und der Bremse E2, der zweite Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplung A2 und Bremse D2, der dritte Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplung A2 und der Bremse C2, der vierte Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplungen A2 und B2, der fünfte Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplung B2 und der Bremse C2 und der sechste Vorwärtsgang durch Schließen der Kupplung B2 und der Bremse D2. Der Rückwärtsgang ergibt sich durch das Schließen der Bremsen C2 und E2.
Gemäß der Erfindung kann auch bei dieser Ausführungsform dann, wenn im Getriebe ein Anfahrgang eingelegt ist (z. B. der erste Vorwärtsgang, Schaltelemente A2, E2 geschlossen) und in der Schubphase der Ausrollphase ein Geschwindigkeits- oder Drehzahlgrenzwert für die Freilaufphase der Ausrollphase erreicht oder überschritten wird, und ein Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt, vorgesehen sein, dass zusätzlich zu den während der Schubphase bereits geschlossenen Schaltelementen des Anfahrgangs A2, E2 (erster Vorwärtsgang) zumindest ein weiteres Schaltelement B2, C2, D2 des Fahrzeuggetriebes zumindest teilgeschlossen wird.
Durch das Verspannen bzw. das Blockieren des Fahrgetriebes, indem zumindest ein Schaltelement B2, C2, D2 des Fahrzeuggetriebes zusätzlich zu den Schaltelementen A2, E2 des in der Schubphase der Ausrollphase eingelegten Anfahrganges geschlossen wird, kann das Kraftfahrzeug bis in einen Fahrzeugstillstand abgebremst werden. Im Fahrzeugstillstand kann schließlich ein aufgrund der erhöhten Schleppverluste bedingter ungewollter Rollzustand des Kraftfahrzeugs verhindert werden.
Bezugszeichenliste

1: Welle
2: Welle
3: Welle
4: Welle
5: Welle
6: Welle
7: Welle
8: Welle
9: Fahrpedal
10: Getriebesteuergerät
11: Bremspedal
15: Getriebeeingang
16: Getriebeausgang
17: Welle
18: Welle
19: Welle
20: Welle
21: Welle
22: Welle
23: Radsatz
24: Radsatz
25: Radsatz
A: Schaltelement/Lamellenbremse
B: Schaltelement/Lamellenbremse
C: Schaltelement/Lamellenkupplung
D: Schaltelement/Lamellenkupplung
E: Schaltelement/Lamellenkupplung
AN: Antriebswelle
AB: Abtriebswelle
GG: Gehäuse
RS1: Planetenradsatz
RS2: Planetenradsatz
RS3: Planetenradsatz
RS4: Planetenradsatz
SO3: Sonnenrad
A2: Schaltelement/Lamellenkupplung
B2: Schaltelement/Lamellenkupplung
C2: Schaltelement/Lamellenbremse
D2: Schaltelement/Lamellenbremse
E2: Schaltelement/Lamellenbremse

Claims

Verfahren zum Betreiben eines mehrgängigen Fahrzeuggetriebes in einem Kraftfahrzeug während einer Ausrollphase des Kraftfahrzeugs, wobei die Ausrollphase eine Schubphase mit eingelegtem Fahrgang und eine Freilaufphase mit eingelegtem Neutralgang umfasst, wobei ermittelt wird, ob sich das Kraftfahrzeug in der Schubphase der Ausrollphase befindet, wobei ermittelt wird, ob eine Bedingung für einen Übergang in die Freilaufphase der Ausrollphase erfüllt ist, wobei ermittelt wird, ob ein Getriebezustand des Fahrzeuggetriebes mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt, und wobei dann, wenn sich das Kraftfahrzeug in der Schubphase der Ausrollphase befindet und die Bedingung für den Übergang in die Freilaufphase erfüllt ist und ein Getriebezustand des Fahrzeuggetriebes mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt, zusätzlich zu den während der Schubphase des Kraftfahrzeugs geschlossenen Schaltelementen (A, B, C) des Fahrgangs zumindest ein weiteres Schaltelement (D, E) des Fahrzeuggetriebes zumindest teilgeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schließgrad des zumindest einen weiteren Schaltelements (D, E) zumindest in Abhängigkeit einer Fahrzeugmasse und/oder einer Topographie eines befahrenen oder vorausliegenden Streckenabschnitts bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Schaltelement (D, E), welches zusätzlich zu den während der Schubphase des Kraftfahrzeugs geschlossenen Schaltelementen (A, B, C) des Fahrgangs geschlossen wird, als Lamellenkupplung (C, D) oder Lamellenbremse ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in allen Fahrgängen des Fahrzeuggetriebes zumindest oder genau drei Schaltelemente (A, B, C, D, E) geschlossen sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn sich das Kraftfahrzeug in der Schubphase der Ausrollphase befindet und eine Betriebstemperatur des Fahrzeuggetriebes erreicht oder überschritten wird, bei erfüllten Bedingungen für die Freilaufphase in dem Fahrzeuggetriebe der Neutralgang eingelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Getriebezustands des Fahrzeuggetriebes mit erhöhten Schleppverlusten - eine Getriebetemperatur, insbesondere eine Schmiermitteltemperatur des Fahrzeuggetriebes, und/oder - eine Betriebsdauer des Fahrzeuggetriebes seit einem Motorstart eines mit dem Fahrzeuggetriebe gekoppelten oder koppelbaren Antriebsmotors, und/oder - ein Temperaturmodell des Fahrzeuggetriebes herangezogen wird.
Getriebesteuergerät, das zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Computerprogramm, das ausgebildet ist, ein Getriebesteuergerät zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche zu veranlassen, wenn das Computerprogramm auf dem Getriebesteuergerät ausgeführt wird.
Fahrzeuggetriebe, welches ein Getriebesteuergerät gemäß Anspruch 7 aufweist und gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 betreibbar ist.
Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 9.