DE102021214376B3

DE102021214376B3 - Verfahren und Getriebesteuergerät zum Betreiben eines mehrgängigen Fahrzeuggetriebes

Info

Publication number: DE102021214376B3
Application number: DE102021214376.8A
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: 2023-02-09
Anticipated expiration: 2041-12-16
Also published as: US11773966B2; US20230184327A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mehrgängigen Fahrzeuggetriebes, aufweisend mehrere Schaltelemente (A, B, C, D, E) zum Einlegen von Gängen des Fahrzeuggetriebes. In einem Neutralgang, in welchem ein Teil der Schaltelemente (A, B) eines Fahrgangs bereits betätigt ist, ist eine Entkoppelung zwischen einem Getriebeeingang (1) und einem Getriebeausgang (2) des Fahrzeuggetriebes vorgesehen. In einem Fahrgang ist eine Koppelung zwischen dem Getriebeeingang (1) und dem Getriebeausgang (2) des Fahrzeuggetriebes zum Vortrieb des Fahrzeugs durch Schließen der dem Fahrgang zugeordneten Schaltelemente (A, B, C, D, E) vorgesehen. Es ist vorgesehen, dass bei eingelegtem Neutralgang ein Getriebezustand ermittelt wird und bei Vorliegen eines Getriebezustands mit erhöhten Schleppverlusten zusätzlich zu den im Neutralgang betätigten Schaltelementen (A, B) ein einem Rückwärtsgang zugehöriges Schaltelement (D) 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.
Bei eingelegtem Neutralgang wird in der Praxis ein möglichst schneller und komfortabler Gangwechsel in einen der Fahrgänge des Getriebes angestrebt, insbesondere in den zum Anfahren genutzten Anfahrgang. Zur Vorbereitung dieses Gangwechsels kann das so genannte Lüftspiel zumindest eines der Schaltelemente für den Anfahrgang gezielt reduziert werden. Bei einem per Druckmittel betätigten Schaltelement des Getriebes erfolgt diese Vorbereitung dadurch, dass im Neutralgang eine Vorbefüllung des Betätigungskolbens des Schaltelements mit Druckmittel vorgenommen wird. Dem Betätigungskolben wird hierbei bereits eine bestimmte Menge an Druckmittel zugeführt. Diese Menge ist so bemessen, dass das Schaltelement noch nicht schließt. Der Schließvorgang kann sodann durch weitere Zuführung von Druckmittel und/oder Anhebung des Druckes im Betätigungskolben eingeleitet werden. Insbesondere wird das Schaltelement im Rahmen der Vorbefüllung bis (nahezu) an den so genannten Anlegepunkt des Schaltelements herangeführt.
Ein Verfahren zur Steuerung eines mehrgängigen Fahrzeuggetriebes ist aus der DE 10 2017 221 401 A1 bekannt.
Die DE 10 2020 115 131 A1 offenbart ein Doppelkupplungssteuerungsverfahren für ein Doppelkupplungsgetriebe mit einem ersten Teilgetriebe 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 vorgeschlagen. Das Fahrzeuggetriebe weist mehrere Schaltelemente zum Einlegen der Gänge des Fahrzeuggetriebes auf. Das Fahrzeuggetriebe weist zumindest einen Neutralgang sowie zumindest einen als Vorwärtsgang ausgebildeten Fahrgang und einen als Rückwärtsgang ausgebildeten 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. 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. Der Gangwechsel vom Neutralgang in den Fahrgang erfolgt daher durch Schließen der dem Fahrgang zugeordneten Schaltelemente des Fahrzeuggetriebes.
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. Bei dem Fahrzeuggetriebe handelt es sich insbesondere um ein Automatikgetriebe in Planetenbauweise. Die Kontrolle über die Betätigung der Schaltelemente erfolgt vorzugsweise durch ein Getriebesteuergerät. Das Getriebesteuergerät bewirkt also die situationsgerechte Betätigung der Schaltelemente. Das Fahrzeuggetriebe ist zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug ausgebildet, wie insbesondere zum Einsatz in einem Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Kraftomnibus. Das Fahrzeuggetriebe kann jedoch auch zum Einsatz in einem Schienenfahrzeug oder einem landwirtschaftlichen Fahrzeug oder in anderen Fahrzeugen ausgebildet sein.
Unter einem Fahrgang werden diejenigen Gänge des Fahrzeuggetriebes verstanden, die zum Vortrieb des Fahrzeugs vorgesehen sind, also Vorwärtsgänge und Rückwärtsgänge. Bei dem Fahrgang handelt es sich vorzugsweise um einen Anfahrgang zum Anfahren des Fahrzeugs. Bei einem solchen Anfahrgang handelt es sich insbesondere um einen im Verhältnis zu anderen Gängen des Fahrzeuggetriebes hoch übersetzten Gang. Insbesondere sind also andere Gänge des Fahrzeuggetriebes niedriger übersetzt. Ein solcher Anfahrgang ist insbesondere der erste Gang. Der Anfahrgang kann in Abhängigkeit der vorliegenden Situation variieren. Bei Erkennung einer geringen Beladung des Fahrzeugs kann beispielsweise als Anfahrgang auch ein zweiter Gang gewählt werden. Auch ist es möglich, dass in Abhängigkeit der Situation als Anfahrgang ein Rückwärtsgang gewählt wird.
Im Neutralgang werden dann einem ausgewählten Anfahrgang zugehörige Schaltelemente zur Vorbereitung des Gangwechsels in den Anfahrgang vorbefüllt oder vorgespannt. Im vorbefüllten oder vorgespannten Zustand ist keine Kraft- oder Drehmomentübertragung über das Schaltelement vorgesehen. Im teilgeschlossenen bzw. geschlossenen Zustand ist eine Kraft- oder Drehmomentübertragung über das Schaltelement vorgesehen.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass bei eingelegtem Neutralgang zumindest ein Getriebezustand des Fahrzeuggetriebes ermittelt wird. Wird bei der Ermittlung des Getriebezustands festgestellt, dass bei eingelegtem Neutralgang ein Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt, dann ist vorgesehen, dass zusätzlich zu den im Neutralgang bereits betätigten Schaltelementen ein dem Rückwärtsgang zugehöriges Schaltelement des Fahrzeuggetriebes geschlossen wird.
Durch das Schließen des Schaltelements des Rückwärtsgangs wird eine Drehmomentrichtung am Abtrieb des Fahrzeuggetriebes umgekehrt, wodurch die erhöhten Schleppmomente des Fahrzeuggetriebes und damit auch ein Drehmoment am Getriebeausgang reduziert werden. Durch das Schließen des Schaltelements für den Rückwärtsgang kann somit ein ungewollter Rollzustand des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung verhindert werden.
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. Dann ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass in dem Fahrzeuggetriebe der Neutralgang eingelegt wird. 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.
Vorzugsweise wird der Betrieb des Fahrzeuggetriebes laufend oder in regelmäßigen Abständen überwacht. Hierbei wird insbesondere ermittelt, ob der Neutralgang eingelegt ist und ob der Zustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt. Hierzu werden insbesondere Sensorinformationen von Sensoren des Fahrzeugs und Fahrzeuggetriebes ausgewertet, die indikativ für diese Bedingungen sind. Insbesondere erfolgt eine Ermittlung, ob der Neutralgang tatsächlich eingelegt ist. Dies kann beliebig erfolgen. Dies kann beispielsweise anhand von Betätigungssignalen für Ventile des Fahrzeuggetriebes zur Betätigung der Schaltelemente erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann dies anhand von Drucksignalen eines oder mehrerer Drucksensoren des Fahrzeuggetriebes für das Druckmedium erfolgen. Weitere, hier nicht explizit genannte Ermittlungsmethoden sind ebenso einsetzbar.
Wurde bei der Ermittlung des Getriebezustands festgestellt, dass bei eingelegtem Neutralgang ein Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt und daraufhin zusätzlich zu den im Neutralgang bereits betätigten Schaltelementen auch das dem Rückwärtsgang zugehörige Schaltelement des Fahrzeuggetriebes geschlossen, dann ist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass überwacht wird, ob das Fahrzeug in einen Rollzustand übergeht.
Durch das Schließen des Schaltelements des Rückwärtsgangs wird eine Drehmomentrichtung am Abtrieb des Fahrzeuggetriebes umgekehrt, wodurch die erhöhten Schleppmomente des Fahrzeuggetriebes und damit auch ein Drehmoment am Getriebeausgang reduziert werden. Sollten die Schleppmomente dennoch ausreichen, dass am Getriebeausgang ein Drehmoment anliegt, durch welches ein Rückwärtsrollen des Fahrzeugs bewirkt wird, kann dies durch die Überwachung, ob das Fahrzeug in einen Rollzustand übergeht, erkannt werden.
Die Ermittlung, ob ein Rollzustand vorliegt, kann beliebig erfolgen. Insbesondere erfolgt dies anhand einer Abtriebsdrehzahl des Fahrzeuggetriebes, also einer Drehzahl am Getriebeausgang. Hierzu kann am Getriebeausgang ein Drehzahlsensor vorgesehen sein. Dieser Drehzahlsensor ist meist zu anderen Zwecken bereits vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann dies anhand einer Raddrehzahl des Fahrzeugs erfolgen. Hierzu können beispielsweise Drehzahlsensoren eines Antiblockiersystems der Fahrzeugbremse genutzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann dies anhand einer Beschleunigung des Fahrzeugs erfolgen. Hierzu kann beispielsweise ein Beschleunigungssensor des Fahrzeugs genutzt werden. Überschreitet beispielsweise die Drehzahl oder die Beschleunigung einen gewissen Schwellenwert, liegt der Rollzustand des Fahrzeugs vor. Weitere, hier nicht explizit genannte Ermittlungsmethoden sind ebenso einsetzbar.
Falls der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt und als Rollzustand ein Rückwärtsrollen des Fahrzeugs ermittelt wird, dann ist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das zusätzlich zu den im Neutralgang betätigten Schaltelementen geschlossene Schaltelement des Rückwärtsgangs geöffnet und ein Schaltelement eines als Vorwärtsgang ausgebildeten Anfahrgangs geschlossen wird. Dadurch kann der als Rückwärtsrollen erkannte Rollzustand des Fahrzeugs beendet werden.
Kommt es hierbei durch das Schließen des Schaltelements des als Vorwärtsgang ausgebildeten Anfahrgangs zu einem Rollzustand in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs, dann ist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Schaltelement des als Vorwärtsgang ausgebildeten Anfahrgangs geöffnet und das Schaltelement des Rückwärtsgangs erneut geschlossen wird. Dadurch kann der als Vorwärtsrollen erkannte Rollzustand des Fahrzeugs beendet werden.
Durch aktives Umschalten zwischen dem Schaltelement für den Rückwärtsgang und dem Schaltelement für den Anfahrgang in Vorwärtsrichtung kann das Fahrzeug in einem Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten an einem Wegrollen gehindert 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 und die aktuelle Abtriebsdrehzahl. 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. 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.
Unter anderem werden dem Steuergerät 10 die Informationen T und n_AB zugeführt. Die Information T ist ein Temperatursignal, das die Getriebetemperatur repräsentiert. Das Temperatursignal T wird beispielsweise durch einen Temperatursensor des Getriebes ermittelt. Die Information n_AB 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 und gewünschter Fahrtrichtung 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) oder der Rückwärtsgang (Schaltelemente A, B, D geschlossen und C, E 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 bei eingelegtem Neutralgang erläutert. Diese Vorgehensweise wird durch das Getriebesteuergerät 10 durchgeführt, das entsprechend speziell eingerichtet ist. Wie oben bereits beschrieben, wird das Einlegen des Neutralgangs beispielsweise durch den Fahrer des Fahrzeugs oder eine Automatik angefordert.
Für den Neutralgang werden zumindest die Schaltelemente C, D, E geöffnet. Als Vorwärtsgang ausgebildeter Anfahrgang dient in diesem Beispiel der erste Gang. Zum Einlegen des ersten Gangs müssen die Schaltelemente A, B, C geschlossen sein und die Schaltelemente D, E geöffnet sein.
Bei eingelegtem Neutralgang ist zunächst vorgesehen, dass ermittelt wird, ob sich das Getriebe im Zustand mit erhöhten Schleppverlusten befindet. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass das Steuergerät 10 die vorliegende Temperatur T des Getriebes mit einem Schwellenwert vergleicht. Beispielweise beträgt der Schwellenwert 40°C. Liegt die ermittelte Temperatur T darunter, ist das Getriebe noch relativ kalt und das Getriebeschmiermittel entsprechend hochviskos. Dadurch ist mit relativ hohen Schleppverlusten im Getriebe zu rechnen, der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten liegt also vor. Liegt die ermittelte Temperatur T darüber, ist das Getriebe ausreichend warm und das Schmiermittel entsprechend niedrigviskos. Dadurch ist mit geringen Schleppverlusten im Getriebe zu rechnen, der Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten liegt also nicht vor.
Falls ein Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten erkannt wurde, dann ist vorgesehen, dass das Schaltelement D des Rückwärtsgangs des Fahrzeuggetriebes zusätzlich zu den im Neutralgang betätigten Schaltelementen A, B geschlossen wird. Das Schaltelement D ist kein zu betätigendes Schaltelement A, B, C des ersten Ganges des Fahrzeuggetriebes. Durch Schließen des Schaltelements D des Rückwärtsgangs wird eine Drehmomentrichtung am Abtrieb des Fahrzeuggetriebes umgekehrt, wodurch die erhöhten Schleppverluste des Fahrzeuggetriebes reduziert werden. Durch die Reduzierung der Schleppverluste des Fahrzeuggetriebes wird auch das am Getriebeausgang vorherrschende Drehmoment reduziert, wodurch ein ungewollter Rollzustand des Fahrzeugs verhindert wird.
Wird die Betriebstemperatur des Fahrzeuggetriebes erreicht, bevor der Fahrer oder die Automatik einen Fahrgang anfordert, dann wird in dem Fahrzeuggetriebe der Neutralgang eingelegt. Hierbei sind die Kupplungen C, D, E geöffnet und die Bremse B vorbefüllt, während die Bremse A geschlossen ist. Hat das Fahrzeuggetriebe seine Betriebstemperatur erreicht, dann sind die Schleppverluste des Fahrzeuggetriebes bei eingelegtem Neutralgang so gering, dass das Fahrzeug nicht ungewollt in einen Rollzustand übergeht.
Durch das vorgestellte Verfahren kann ein ungewollter Rollzustand des Fahrzeugs bei kaltem Fahrzeuggetriebe, also bei einem Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten, sicher vermieden werden.
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.
Für den Neutralgang werden zumindest die Schaltelemente A2, B2, C2, D2 geöffnet. Als Vorwärtsgang ausgebildeter Anfahrgang dient in diesem Beispiel ebenfalls der erste Gang. Zum Einlegen des ersten Gangs müssen die Schaltelemente A2, E2 geschlossen sein und die Schaltelemente B2, C2, D2 geöffnet sein.
Bei eingelegtem Neutralgang ist zunächst vorgesehen, dass ermittelt wird, ob sich das Getriebe im Zustand mit erhöhten Schleppverlusten befindet. Ob sich das Getriebe im Zustand mit erhöhten Schleppverlusten befindet, kann wie oben bereits beschrieben ermittelt werden.
Falls ein Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten erkannt wurde, dann ist vorgesehen, dass das Schaltelement C2 des Rückwärtsgangs des Fahrzeuggetriebes zusätzlich zu dem im Neutralgang betätigten Schaltelement E2 geschlossen wird. Das Schaltelement C2 ist kein zu betätigendes Schaltelement A2, E2 des ersten Ganges des Fahrzeuggetriebes. Durch Schließen des Schaltelements C2 des Rückwärtsgangs wird eine Drehmomentrichtung am Abtrieb des Fahrzeuggetriebes umgekehrt, wodurch die erhöhten Schleppverluste des Fahrzeuggetriebes reduziert werden. Durch die Reduzierung der Schleppverluste des Fahrzeuggetriebes wird auch das am Getriebeausgang vorherrschende Drehmoment reduziert, wodurch ein ungewollter Rollzustand des Fahrzeugs verhindert wird.
Wird die Betriebstemperatur des Fahrzeuggetriebes erreicht, bevor der Fahrer oder die Automatik einen Fahrgang anfordert, dann kann wie oben bereits beschrieben in dem Fahrzeuggetriebe der Neutralgang eingelegt werden. Hierbei sind die Kupplungen A2, B2 und die Bremsen C2, D2 geöffnet, während die Bremse E2 vorbefüllt oder geschlossen sein kann. Hat das Fahrzeuggetriebe seine Betriebstemperatur erreicht, dann sind die Schleppverluste des Fahrzeuggetriebes bei eingelegtem Neutralgang so gering, dass das Fahrzeug nicht ungewollt in einen Rollzustand übergeht.
Durch das vorgestellte Verfahren kann ein ungewollter Rollzustand des Fahrzeugs bei kaltem Fahrzeuggetriebe, also bei einem Getriebezustand mit erhöhten Schleppverlusten, sicher vermieden werden.
Bezugszeichenliste

1: Welle
2: Welle
3: Welle
4: Welle
5: Welle
6: Welle
7: Welle
8: Welle
10: Getriebesteuergerät
15: Getriebeeingang
16: Getriebeausgang
17: Welle
18: Welle
19: Welle
20: Welle
21: Welle
22: Welle
23: Radsatz
24: Radsatz
25: Radsatz
A: Schaltelement/Bremse
B: Schaltelement/Bremse
C: Schaltelement/Kupplung
D: Schaltelement/Kupplung
E: Schaltelement/Kupplung
AN: Antriebswelle
AB: Abtriebswelle
GG: Gehäuse
RS1: Planetenradsatz
RS2: Planetenradsatz
RS3: Planetenradsatz
RS4: Planetenradsatz
S03: Sonnenrad
A2: Schaltelement/Lamellenkupplung
B2: Schaltelement/Lamellenkupplung
C2: Schaltelement/Lamellenbremse
D2: Schaltelement/Lamellenbremse
E2: Schaltelement/Lamellenbremse

Claims

Verfahren zum Betreiben eines mehrgängigen Fahrzeuggetriebes, aufweisend mehrere Schaltelemente (A, B, C, D, E) zum Einlegen von Gängen des Fahrzeuggetriebes, wobei in einem Neutralgang, in welchem ein Teil der Schaltelemente (A, B) eines Fahrgangs bereits betätigt ist, eine Entkoppelung zwischen einem Getriebeeingang (1) und einem Getriebeausgang (2) des Fahrzeuggetriebes vorgesehen ist, und wobei in einem Fahrgang eine Koppelung zwischen dem Getriebeeingang (1) und dem Getriebeausgang (2) des Fahrzeuggetriebes zum Vortrieb des Fahrzeugs durch Schließen der dem Fahrgang zugeordneten Schaltelemente (A, B, C, D, E) vorgesehen ist, wobei bei eingelegtem Neutralgang ein Getriebezustand des Fahrzeuggetriebes ermittelt wird und bei Vorliegen eines Getriebezustands des Fahrzeuggetriebes mit erhöhten Schleppverlusten zusätzlich zu den im Neutralgang betätigten Schaltelementen (A, B) ein einem Rückwärtsgang zugehöriges Schaltelement (D) des Fahrzeuggetriebes geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 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.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in allen Fahrgängen des Fahrzeuggetriebes zumindest oder genau drei Schaltelemente (A, B, C, D, E) geschlossen sind.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einlegen eines als Vorwärtsgang ausgebildeten Anfahrganges und zum Einlegen des Rückwärtsganges des Fahrzeuggetriebes zu den im Neutralgang bereits betätigten Schaltelementen (A, B) jeweils ein weiteres Schaltelement (C, D) des Fahrzeuggetriebes geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Getriebezustand des Fahrzeuggetriebes mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt, überwacht wird, ob das Fahrzeug in einen Rollzustand übergeht.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei zur Ermittlung des Rollzustands - eine Abtriebsdrehzahl (n_AB) des Fahrzeuggetriebes, und/oder - eine Raddrehzahl des Fahrzeugs, und/oder - eine Beschleunigung des Fahrzeugs herangezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Getriebezustand des Fahrzeuggetriebes mit erhöhten Schleppverlusten vorliegt und als Rollzustand ein Rückwärtsrollen ermittelt wird, das zusätzlich zu den im Neutralgang betätigten Schaltelementen (A, B) geschlossene Schaltelement (D) des Rückwärtsgangs geöffnet und ein Schaltelement (C) eines als Vorwärtsgang ausgebildeten Anfahrgangs geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn nach dem Schließen des Schaltelements (C) des als Vorwärtsgang ausgebildeten Anfahrgangs bei noch vorliegendem Getriebezustand des Fahrzeuggetriebes mit erhöhten Schleppverlusten ein Vorwärtsrollen des Fahrzeugs ermittelt wird, das Schaltelement (C) des als Vorwärtsgang ausgebildeten Anfahrgangs geöffnet und das Schaltelement (D) des Rückwärtsgangs erneut geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fahrzeuggetriebe der Neutralgang eingelegt wird, wenn eine Betriebstemperatur des Fahrzeuggetriebes erreicht oder überschritten 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 1 bis 9 zu veranlassen, wenn das Computerprogramm auf dem Getriebesteuergerät gemäß Anspruch 10 ausgeführt wird.
Fahrzeuggetriebe, welches ein Getriebesteuergerät gemäß Anspruch 10 aufweist und gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 betreibbar ist.
Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 12.