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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Fahrzeuggetriebes in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem automatisierten Fahrzeuggetriebe und einer Steuereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Aus der
DE 698 13 338 T2 und der
DE 10 2019 201 711 A1 sind Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Fahrzeuggetriebes in einem Kraftfahrzeug mit einem manuell betätigbaren Herunterschalthebel bekannt.
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Aus der
DE 10 2015 110 946 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes bekannt, das mit einer Kraftmaschine in einem Kraftfahrzeug verbunden ist und einen Schalter zum Anfordern der Wahl der Übersetzungsverhältnisbereiche des Getriebes verwendet. Dabei empfängt der Schalter ein Eingangssignal, wobei er ein Ausgangssignal mit der gleichen Dauer wie das Eingangssignal erzeugt. Ein Controller, der mit einer Kraftmaschinen-Schwellendrehzahl und einer Schwellensignaldauer programmiert ist, empfängt das Ausgangssignal und vergleicht es mit der Schwellensignaldauer, wobei der Controller außerdem einen aktuellen Übersetzungsverhältnisbereich des Getriebes und einen Schwellenbereich des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes, der durch die Schwellendrehzahl der Kraftmaschine definiert ist, bestimmt.
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Aus der
DE 10 2018 130 587 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Fahrzeuggetriebes in einem Kraftfahrzeug bekannt. Das bekannte Verfahren beinhaltet dabei das Auskuppeln einer Kupplung im Getriebe, um einen Kraftfluss durch das Getriebe als Reaktion darauf zu verhindern, dass sowohl ein Hochschaltwippenwähler als auch ein Herunterschaltwippenwähler zusammen für eine erste vorgegebene Zeitdauer betätigt werden. Ebenso beinhaltet das Verfahren ein Ändern eines Übersetzungsverhältnisses als Reaktion auf ein Betätigen entweder des Hochschaltwippenwählers oder des Herunterschaltwippenwählers, während die Kupplung im Getriebe ausgekoppelt ist, um einen Kraftfluss durch das Getriebe zu verhindern. Hierdurch wird es dem Fahrer ermöglicht, einen Gang manuell zu schalten, wodurch ein Handschaltgetriebe nachgeahmt wird. Als Reaktion auf einen Gangwechsel kann dem Fahrer darüber hinaus im Schaltwippen neutralen Zustand eine beispielsweise akustische Rückmeldung durch Einstellen einer Motorsteuerung, einer Abgaskonfiguration oder durch ein Audiosystem im Fahrzeug bereitgestellt werden.
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Aus der
DE 10 2013 021 235 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Fahrzeuggetriebes bekannt, wobei eine Betätigungsgeschwindigkeit eines für einen manuellen Schaltvorgang vorgesehenen elektrischen Bedienelements ermittelt und in Abhängigkeit der Betätigungsgeschwindigkeit ein Schaltverhalten des Fahrzeuggetriebes eingestellt wird.
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Aus der
US 10 800 247 B2 ist eine Antriebsstrangbaugruppe mit einer ersten elektrischen Maschine, die eine oder mehrere Radantriebswellen selektiv antreibt, und einer zweiten elektrischen Maschine, die durch ein Handschaltgetriebe eine oder mehrere Radantriebswellen selektiv antreibt, bekannt. Eine Brennkraftmaschine treibt durch das Handschaltgetriebe dieselbe Radantriebswelle selektiv an, die von der zweiten elektrischen Maschine selektiv angetrieben werden kann. In einem bestimmten Fahrzeugsteuerverfahren schließt ein Automatikgetriebemodus sowohl ein selektives Antreiben einer Radantriebswelle mit Drehmoment von einer ersten elektrischen Maschine als auch ein selektives Drehen einer zweiten elektrischen Maschine mit der Brennkraftmaschine ein. Die zweite elektrische Maschine erzeugt dabei Strom.
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Aus der
DE 10 2009 041 718 A1 ist eine Getriebevorrichtung mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit bekannt, die eine Zwischengasfunktion aufweist, die dazu ausgebildet ist, in Abhängig von wenigstens einem Schaltsignal zumindest während eines Schaltvorgangs einen Antriebsmomentenstoß auszulösen. Die Getriebevorrichtung besitzt dabei wenigstens ein Handbetätigungselement, um das Schaltsignal zur Aktivierung der Zwischengasfunktion bereitzustellen.
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Automatisierte Fahrzeuggetriebe sind auch in modernen Sportwagen zunehmend im Einsatz, wobei über ein Doppelkupplungsgetriebe beispielsweise ein zugkraftunterbrechungsfreier Antrieb ermöglicht wird. Im Vergleich zu mit Handschaltgetrieben ausgestatteten Kraftfahrzeugen fehlt jedoch in gewisser Weise ein Schaltspaß, der bei früheren noch mit Handschaltgetrieben ausgestatteten Kraftfahrzeugen, erlebbar war.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein Verfahren der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die die Vorteile eines automatisierten Fahrzeuggetriebes mit zumindest einigen Vorteilen eines Handschaltgetriebes kombiniert und dadurch einen erhöhten Fahrspaß ermöglicht.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein mit einem automatisierten Fahrzeuggetriebe, insbesondere mit einem Doppelkupplungsgetriebe, ausgestattetes Kraftfahrzeug so auszubilden, dass bei einem Herunterschalten in einen nächst niedrigen Gang eine manuelle Zwischengasfunktion für einen Fahrer bzw. eine Fahrerin mittels Betätigen eines Fahrpedals ermöglicht und dadurch eine völlig neue Qualität an Fahrspaß vermittelt werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Fahrzeuggetriebes in einem Kraftfahrzeug mit einem manuell betätigbaren Herunterschalthebel wird bei einem manuellen Betätigen des Herunterschalthebels nach Ablauf einer vordefinierten Zeitspanne ein, insbesondere gesonderter, Schaltablauf aktiviert, bei dem eine automatische Drehzahlanpassung deaktiviert und eine manuell Drehzahlanpassung ermöglicht werden. „Gesonderter Schaltablauf“ soll dabei lediglich den Schaltablauf bezeichnen, bei welchem eine Zwischengasfunktion für den Fahrer bzw. die Fahrerin angeboten wird. Bei einem Herunterschalten von einem höheren in einen niedrigeren Gang muss die Drehzahl einer Brennkraftmaschine erhöht werden, um zumindest ein zu starkes Ruckeln zu vermeiden. Üblicherweise wird diese Drehzahlanpassung bei automatisierten Fahrzeuggetrieben von diesen automatisch vorgenommen. Dies kann auch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgen, solang der manuell betätigbare Herunterschalthebel nur kurz betätigt wird. In diesem Fall erfolgt ein automatisiertes Herunterschalten mit einem automatisierten Anpassen der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Um dem Fahrer bzw. der Fahrerin jedoch auch das Schalterlebnis eines Handschaltgetriebes bieten zu können, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass zum Wechseln in den gesonderten Schaltablauf, das heißt von einem automatisierten Herunterschalten zu einem Zwischengas-Herunterschalten, der Herunterschalthebel länger als die vordefinierte Zeitspanne betätigt werden muss. Wird der Herunterschalthebel somit länger als die vordefinierte Zeitspanne betätigt, wird der gesonderte Schaltablauf aktiviert und dabei eine automatische Drehzahlanpassung deaktiviert und dem Fahrer bzw. der Fahrerin eine manuelle Drehzahlanpassung ermöglicht. Dies kann beispielsweise durch ein entsprechendes Antippen eines Gaspedals bzw. Fahrpedals erfolgen. Hierdurch kann dem Fahrer bzw. der Fahrerin ein bei automatisierten Fahrzeuggetrieben völlig neuartiger und eigentlich Kraftfahrzeugen mit Handschaltgetrieben vorbehaltener Fahrspaß angeboten werden.
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Erfindungsgemäß weist das automatisierte Fahrzeuggetriebe ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer ersten und einer zweiten Kupplung auf und es werden bei einem manuellen Betätigen des Herunterschalthebels nach Ablauf der vordefinierten Zeitspanne beide Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes geöffnet. Um eine manuelle Drehzahlanpassung durch den Fahrer bzw. die Fahrerin nach Betätigen des Herunterschalthebels und Ablauf der vordefinierten Zeitspanne ermöglichen zu können, ist es erforderlich, dass beide Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes geöffnet und dadurch eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine von einer Antriebswelle eines Antriebsstrangs entkoppelt ist. Beim normalen Herunterschalten im automatisierten Verfahren wird üblicherweise lediglich eine Kupplung geöffnet, während die andere Kupplung, beispielsweise die mit dem nächst niedrigeren Gang verbundene Kupplung, geschlossen bleibt, so dass immer zumindest eine Kupplung zumindest teilweise geschlossen ist. Eine Anpassung der Motordrehzahl an die neue Getriebeübersetzung, das heißt beispielsweise an den niedrigeren Gang, erfolgt in diesem Modus durch ein abgestimmtes „Überschneiden“ der beiden Kupplungen. Genau genommen befinden sich somit während des Schaltprozesses beide Kupplungen in teilweise geöffnetem bzw. teilweise geschlossenem Zustand. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann durch ein Öffnen beider Kupplungen jedoch ein problemloses manuelles Anpassen der Drehzahl durch ein Antippen des Fahrpedals erreicht werden.
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Bei einer ersten alternativen Ausführungsform der Erfindung wird einem Fahrer nach dem Öffnen der beiden Kupplungen durch Betätigen eines Fahrpedals eine Drehzahlerhöhung ermöglicht.
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Bei einer zweiten alternativen Ausführungsform der Erfindung erfolgt nach einem Loslassen des Herunterschalthebels ein automatisches Einkuppeln in einen niedrigeren Gang. Hat somit der Fahrer bzw. die Fahrerin mittels einer entsprechenden Betätigung des Fahrpedals die Drehzahlanpassung, hier die Drehzahlerhöhung, vorgenommen, kann durch ein Loslassen des Herunterschalthebels ein Einkuppeln erreicht werden, wobei hier über eine Änderung der Beschleunigung aufgrund von nicht an die Fahrgeschwindigkeit und den Gang angepasste Motordrehzahl eine Rückmeldung über die richtige Dosierung des Zwischengases gegeben wird. Hierdurch kann ein für den Fahrer bzw. die Fahrerin erlebbares Feedback gegeben werden, was so auch nur bei Schaltgetrieben möglich ist.
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Bei einer dritten alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einem manuellen Betätigen des Herunterschalthebels vor Ablauf der vordefinierten Zeitspanne zumindest eine aktive Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes geöffnet. Hierdurch wird bereits eine Schubkraftunterbrechung bzw. eine Zugkraftunterbrechung realisiert, die nach dem Öffnen der zweiten Kupplung der Drehzahlanpassung ermöglicht. Es wird somit der Triebstrang geöffnet, bevor entschieden ist, ob die Dauer der Betätigung eine Schaltung im gesonderten Schaltablauf aktiviert wird oder eine Schaltung mit automatischem Zwischengas ausgeführt wird.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Herunterschalthebel eine Herunterschaltwippe an einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs oder ein Gangwählhebel, beispielsweise an einer Mittelkonsole, verwendet. Durch diese möglichen Ausführungsformen des Herunterschalthebels soll lediglich dargestellt werden, dass der Herunterschalthebel in unterschiedlichsten Ausführungsformen, rein theoretisch selbstverständlich auch als Taster, Drücker, etc. ausgeführt werden kann, ohne dass hierfür das erfindungsgemäßen Verfahren beeinflusst werden würde.
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Zweckmäßig erfolgt nach einem Loslassen des Herunterschalthebels ein Einkuppeln in den niedrigeren Gang über eine Kupplungsrampe. Eine derartige Kupplungsrampe kann bei kleinen Drehzahldifferenzen schneller schließen und zugleich bei höheren Drehzahldifferenzen einen extremen Ruck, das heißt eine Beschleunigungsänderung, verhindern. Hierdurch kann ein deutlich angenehmeres Fahren ermöglicht werden. Eine Ausführungsform, bei der bspw. differenzdrehzahlabhängig eine automatische Drehzahlanpassung im gesonderten Schaltablauf aktiviert wird, um den Fahrkomfort zur verbessern, ist möglich.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Kraftfahrzeug mit einem automatisierten Fahrzeuggetriebe, insbesondere mit einem Doppelkupplungsgetriebe, welches zwei Kupplungen aufweist, anzugeben. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug besitzt darüber hinaus einen manuell betätigbaren Herunterschalthebel, ein Fahrpedal sowie eine Steuereinrichtung zur Durchführung des in den vorherigen Absätzen beschriebenen Verfahrens. Mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist es somit möglich, ein hinsichtlich der Schaltvorgänge vollautomatisiertes Fahren mit zugkraftunterbrechungsfreier Beschleunigung mit Eigenschaften eines Handschaltgetriebes zu überlagern und die Wahl, ob ein Fahrer bzw. eine Fahrerin des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs die Gänge vollautomatisiert schalten will oder aber bei einem Herunterschalten eine manuelle Zwischengasbetätigung durchführen will, dem Fahrer bzw. der Fahrerin zu überlassen, indem dieser/diese den Herunterschalthebel zum automatisierten Schalten nur kurz betätigt, während er/sie die Durchführung des gesonderten Schaltablaufs, der einem Handschaltgetriebe nahe kommt, durch ein längeres Betätigen des Herunterschalthebels auswählen kann. Dem Fahrer bzw. der Fahrerin wird somit mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug eine Kombination bislang nicht kombinierter Eigenschaften eines Automatikgetriebes und eines Schaltgetriebes ermöglicht, was einen völlig neuen Fahrkomfort und auch einen deutlich erhöhten Fahrspaß ermöglicht.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ist der Herunterschalthebel eine Herunterschaltwippe an einem Lenkrad oder ein Gangwählhebel, beispielsweise in einer Mittelkonsole, des Kraftfahrzeugs. Diese nicht abschließende Aufzählung lässt schon erahnen, welch mannigfaltige Möglichkeiten zur Realisierung des Herunterschalthebels gegeben sind, wobei selbstverständlich auch weitere Ausgestaltungsvarianten derartiger Herunterschalthebel, beispielsweise als Drücker oder Tasten, denkbar sind.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit manuellem Drehzahlangleich,
- 2 ein weiteres Diagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit manuellem Drehzahlangleich.
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Entsprechend den 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Fahrzeuggetriebes in einem Kraftfahrzeug anhand von Diagrammen dargestellt, wobei das Fahrzeuggetriebe ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Kupplungen und einen manuell betätigbaren Herunterschalthebel aufweist. Generell funktioniert das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich auch bei anderen automatisierten Fahrzeuggetrieben und nicht nur bei Doppelkupplungsgetrieben. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass bei einem manuellen Betätigen des Herunterschalthebels über eine vordefinierte Zeitspanne hinaus ein gesonderter Schaltablauf aktiviert wird, bei dem eine automatische Drehzahlanpassung, wie diese üblicherweise bei einem automatisierten Fahrzeuggetriebe beim Herunterschalten vorgenommen wird, deaktiviert und zusätzlich eine manuelle Drehzahlanpassung ermöglicht werden. Hierdurch ist es trotz automatisiertem Fahrzeuggetriebe für den Fahrer bzw. die Fahrerin möglich, bei einem Herunterschalten ein manuelles Anpassen einer Motordrehzahl, beispielsweise durch Betätigen eines Fahrpedals und dadurch durch Geben eines Zwischengases, anzupassen. Hierdurch lassen sich bislang auf ein Handschaltgetriebe beschränkte Eigenschaften sowie ein damit verbundener Fahrspaß erstmals auch auf ein Kraftfahrzeug mit einem automatisierten Fahrzeuggetriebe übertragen.
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Bei einem manuellen Betätigen des Herunterschalthebels können dabei nach Ablauf der vordefinierten Zeitspanne beide Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes geöffnet werden, woraufhin dem Fahrer bzw. der Fahrerin durch Betätigen des Fahrpedals eine Drehzahlerhöhung ermöglicht wird. Nach einem Loslassen des Herunterschalthebels erfolgt mittels des automatisierten Fahrzeuggetriebes ein automatisches Einkuppeln in einen niedrigeren, insbesondere in einen nächst niedrigeren, Gang.
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Wird der Herunterschalthebel nur kurz betätigt, das heißt nicht über die vordefinierte Zeitspanne betätigt, so wird zumindest eine aktive Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes geöffnet, wobei anschließend ein automatisches Herunterschalten durch das automatisierte Fahrzeuggetriebe, beispielsweise durch langsames Schließen der anderen Kupplung und Verbunden damit eine Drehzahlanpassung durch ein „Überschneiden“ beider Kupplungen, erfolgt. Der Fahrer bzw. die Fahrerin ist somit in der Lage, zwischen einem automatischen Herunterschalten ohne manuelles Geben eines Zwischengases oder einem manuellen Herunterschalten mit Zwischengas zu wählen.
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Der Herunterschalthebel hierfür kann beispielsweise in bekannter Weise eine Herunterschaltwippe an einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs oder ein Gangwählhebel, beispielsweise an einer Mittelkonsole, sein.
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Nach einem Lösen bzw. Loslassen des Herunterschalthebels kann ein Einkuppeln in den niedrigeren Gang über eine Kupplungsrampe erfolgen, mittels welcher bei kleinen Differenzdrehzahlen ein schnelles Schließen ermöglicht und bei einer höheren Differenzdrehzahl ein extremes Rucken verhindert werden soll.
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Betrachtet man nun die 1, so kann man am Punkt 1 ein manuelles Betätigen des Herunterschalthebels erkennen, wobei nach Ablauf einer vordefinierten Zeitspanne der gesonderte Schaltablauf aktiviert wird, bei dem eine automatische Drehzahlanpassung deaktiviert und eine manuelle Drehzahlanpassung ermöglicht werden. Wird somit im Punkt 1 der Herunterschalthebel eine gewisse Zeitspanne betätigt, so öffnen nach Ablauf dieser vordefinierten Zeitspanne beide Kupplungen, wodurch im Punkt 2 die Kupplungsmomente K1, K2 beider Kupplungen auf null gehen und eine Drehmomentübertragung von einer Brennkraftmaschine bzw. generell einer Antriebseinrichtung auf eine Antriebswelle bzw. den Antriebsstrang unterbrochen wird.
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Im Punkt 3 ist nun eine Betätigung des Fahrpedals sowie ein Halten desselben möglich, wodurch die Kurve der Motordrehzahl 4 ansteigt. In Punkt 5 erfolgt ein Loslassen des Herunterschalthebels, woraufhin ein Einkuppeln in den niedrigeren Gang, insbesondere über eine Kupplungsrampe, erfolgt. Betrachtet man das oberste Diagramm in 1, so kann man erkennen, dass am Punkt 6, an welchem die Betätigung des Herunterschalthebels über die vordefinierte Zeitspanne hinweg erfolgt, die Motordrehzahl ab diesem Zeitpunkt sinkt (Kurve mit Quadraten), während die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 2 (Kurve mit Dreiecken) nicht bzw. nicht wesentlich abnimmt. Anschließend erfolgt im Punkt 3 das Betätigen des Fahrpedals (Kurve mit Kreisen), woraufhin die Motordrehzahl (Kurve mit Quadraten) wieder ansteigt, bis im Punkt 5 der Herunterschalthebel losgelassen wird und ein Einkuppeln über die Getriebeeingangswelle 1 (Kurve mit gekreuzten Quadraten) drehmomentübertragend mit der Brennkraftmaschine verbunden wird.
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Betrachtet man die 2, so verlaufen die Kurven hier ähnlich, wobei in Punkt 1 wiederum ein manuelles Betätigen des Herunterschalthebels über die vordefinierte Zeitspanne hinaus mit Öffnen der beiden Kupplungen erfolgt. Im Punkt 6 wurde die Drehmomentübertragung zwischen Motor und Getriebeeingangswelle 1 gelöst. Die beiden Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes sind dabei im Punkt 2 geöffnet, woraufhin im Punkt 3 ein Betätigen des Fahrpedals und damit ein Drehzahlanstieg (oberes Diagramm in 2 mit Kurve mit Dreiecken) erfolgt, bis im Punkt 5 ein Loslassen des Herunterschalthebels erfolgt, woraufhin ein Einkuppeln und damit ein Angleichen der Motordrehzahl (Kurve mit Dreiecken) mit der Drehzahl der Getriebeeingangswelle 2 (Kurve mit Kreisen) erfolgt.
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Im Punkt 7 erhält der Fahrer bzw. die Fahrerin ein erlebbares Feedback hinsichtlich der richtigen Dosierung des Zwischengases, beispielsweise in dem das Kraftfahrzeug ruckelt oder ruckfrei weiterfährt.
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Alles in allem kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ein bislang einem mit einem Schaltgetriebe ausgestatteten Kraftfahrzeug vorbehaltener Schaltprozess nun auch auf ein Kraftfahrzeug mit einem automatisierten Fahrzeuggetriebe übertragen werden, wodurch ein deutlich gesteigertes Fahrerlebnis möglich ist.