Automatisiertes Kfz-Schaltgetriebe und Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Kfz-Schaltgetriebes
Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Kfz-Schaltgetriebe, mit einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle und mehreren selektiv schaltbaren Gan-gen, wobei die Eingangswelle uber eine ein- und ausruckbare Motorkupplung mit einem Antriebsmotor in Verbindung steht.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Kfz-Schaltgetriebes, das eine Eingangswelle, eine Aus¬gangswelle und mehrere selektiv schaltbare Gange aufweist, und bei dem die Eingangswelle uber eine ein- und ausruckbare Motorkupplung mit einem An¬triebsmotor in Verbindung steht, wobei bei einem Schaltvorgang zwischen ei¬nem eingelegten Lastgang und einem einzulegenden Zielgang die Motorkupp¬lung geschlossen bleibt.
Automatisierte Schaltgetriebe finden in Kraftfahrzeugen sowohl im PKW-Bereich als auch im Nutzfahrzeugbereich zunehmend Anwendung, da sie bei relativ geringem Gewicht, kompakten Abmessungen und einem hohen Getrie-bewirkungsgrad aufgrund der automatisiert ablaufenden Schaltvorgange einen hohen Bedienungskomfort aufweisen sowie einen geringen Kraftstoffverbrauch der betreffenden Kraftfahrzeuge ermogjichen.
Nachteilig an automatisierten Schaltgetrieben ist jedoch die bauartbe-dingte Unterbrechung des Kraftflusses zwischen dem Antriebsmotor und dem mit der Ausgangswelle des Getriebes verbundenen Achsantrieb wahrend eines Gangwechsels, die dadurch entsteht, dass die Motorkupplung vorubergehend geoffnet ist und sich das Schaltgetriebe zeitweilig in seiner Neutralstellung be-findet. Hierdurch kann bei einer Hochschaltung, insbesondere bei einer Zug-hochschaltung wahrend des Befahrens einer Steigungsstrecke, eine uner-

wunschte Verzogerung des Kraftfahrzeugs, sowie bei einer Ruckschaltung, ins-besondere bei einer Schubruckschaltung wahrend des Befahrens einer Ge-fallstrecke, eine unerwunschte Beschleunigung des Kraftfahrzeugs auftreten. Dies fuhrt im Allgemeinen zu einer Verzogerung und zu einem unkomfortablen Ablauf des Schaltvorgangs.
Es ist daher besonders bei Nutzfahrzeugen bekannt, bei Schaltvorgan-gen zur Verkurzung der Kraftunterbrechung die Synchronisierung des jewells einzulegenden Gangs bei einer Hochschaltung durch eine Getriebebremse zu beschleunigen oder bei geschlossener Motorkupplung durch einen Eingriff in die Motorsteuerung mittels einer Motorbremse zu unterstutzen, welches jedoch mit einem Mehraufwand fur die Zusatzeinrichtungen verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich daher sowohl auf einfache auto-matisierte Schaltgetriebe, die vonwiegend in Personenkraftwagen und leichten Transportern venwendet werden, als auch auf so genannte Gruppengetriebe, die aus mehreren seriell gekoppelten Teilgetrieben bestehen und vorwiegend in schwereren Nutzfahrzeugen zur Anwendung kommen. So ist beispielsweise in der DE 100 51 354 A1 ein Bereichsgruppengetriebe beschrieben, das aus ei¬nem einfachen Hauptgetriebe in Vorgelegebauweise und einer diesem nachge-schalteten Bereichsgruppe, die als einfacher Planetenradsatz ausgebildet ist, besteht.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein automatisiertes Schaltgetriebe der eingangs genannten Art auf einfache und Platz sparende. Weise derart weiterzubilden, dass bei einem Schaltvorgang die Unterbrechung der Zugkraft vermieden werden kann.
Des Weiteren soil ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines derartigen automatisierten Schaltgetriebes angegeben werden.

Die Losung der Aufgabe das Schaltgetriebe betreffend besteht in Ver-bindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 darin, dass eine steuerbare Reibungskupplung als Lastschaltkupplung zur bedarfsweise direk-ten Verbindung der Eingangswelle mit der Ausgangswelle vorgesehen ist.
Durch das zumindest teilweise SchlieRen der Lastschaltkupplung kann bei einem Schaltvorgang zwischen zwei Gangen, die maximal einen Direktgang (Ubersetzung i = 1) beinhalten, bei geschlossener Motorkupplung das von dam Antriebsmotor uber die Motorkupplung auf die Eingangswelle ubertragene Drehmoment groBtenteils ubernommen warden. Dadurch wird die Schaltkupp-lung des eingelegten Lastgangs entlastet und kann zum Auslegen des Last-gangs somit weitgehend lastfrei geoffnet werden. Ebenso kann dadurch der einzulegende Zielgang weitgehend lastfrei synchronisiert und nachfolgend ein-gelegt werden, Mittels der erfindungsgemaBen Getriebestruktur konnen die Schaltvorgange, sofern sie keinen Overdrive-Gang (i < 1) beinhalten, somit oh-ne eine Unterbrechung des Krattflusses als Teillastschaltung durchgefuhrt wer¬den. Dadurch wird eine unerwunschte Verzogerung oder Beschleunigung des Kraftfahrzeugs vermieden, so dass der Schaltvorgang insgesamt schneller und komfortabler ablaufen kann.
Aufgrund der im Antriebsstrang aufrecht erhaltenen Lastspannung wer¬den zudem Lastschlage und Schwingungen vermieden, welches mit verringer-tem Verschlei an kritischen Bauteilen des Antriebsstrangs und einem insge¬samt hoheren Fahrkomfort verbunden ist. Sonstige, fur Schaltvorgange zur Re-duzierung der Eingangsdrehzahl des Schaltgetriebes vorgesehene Vorrichtun-gen, wie eine Getriebebremse oder eine Motorbremse, konnen entfallen bezie-hungsweise eingespart werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgema¬Ben Schaltgetriebes sind in den Unteranspruchen 2 bis 6 angegeben.

Die Lastschaltkupplung ist bevorzugt als eine druckgesteuerte Lamellen-kupplung ausgebildet, da diese Bauart kompakte Abmessungen ermoglicht undj insbesondere bezuglich des ubertragbaren Drehmomentes, besonders einfach und exakt steuerbar ist.
Bel der weit verbreiteten Ausfuhrungsform des Schaltgetriebes als Vor-gelegegetriebe, bei dem die Eingangswelle und die Ausgangswelle kolinear, also axial hintereinander auf einer gemeinsamen geometrischen Achse ange¬ordnet sind, ist die Lastschaltkupplung vorteilhaft am ausgangsseitigen Ende der Ausgangswelle angeordnet. Dies erfordert relativ geringe bauliche Verande-rungen an einem vorhandenen Serien-Schaltgetriebe und kann dadurch reali-siert werden, dass die Ausgangswelle als Hohlwelle ausgebildet ist, und die Eingangswelle in koaxialer Anordnung innerhalb der Ausgangswelle bis an das ausgangsseitige Ende der Ausgangswelle verlangert ist.
Ist das Schaltgetriebe dagegen als ein Gruppengetriebe mit einer einem Hauptgetriebe nachgeschalteten Bereichsgruppe ausgebildet, so kann die Lastschaltkupplung zweckmaBig sogar innerhalb des Gehauses der Bereichs¬gruppe angeordnet werden. Hierdurch betreffen die baulichen Veranderungen im Wesentlichen die Bereichsgruppe, wogegen an dem Hauptgetriebe nur die Eingangswelle und die Ausgangswelle, wie zuvor beschrieben, geandert wer¬den mussen.
Bei der ublichen Ausbildung der Bereichgruppe als ein einfacher Plane-tenradsatz mit einem mit der Ausgangswelle des Hauptgetriebes verbundenen Sonnenrad und einem mit der Ausgangswelle der Bereichsgruppe verbundenen Planetentrager, der zwischen einer untersetzten Langsamfahrstufe L und einer direkten Schnellfahrstufe S schaltbar ist, kann die Lastschaltkupplung zwischen der Eingangswelle des Hauptgetriebes und dem Sonnenrad der Bereichsgrup¬pe antriebstechnisch angeordnet sein. In diesem Fall konnen die Schaltungen

des Hauptgetriebes in dervorbeschriebenen Weise ohne Unterbrechung der Kraftubertragung durchgefuhrt werden.
Eine so genannte Bereichsschaltung, bei der in der Bereichsgruppe zwi-schen der Langsamfahrstufe L und der Schnellfahrstufe S umgeschaltet wird, ist dann allerdings mit einer Zug- bzw. Schubkraftunterbrechung verbunden. Urn dies zu vermeiden, kann die Lastschaltkupplung bei einer derartigen Be¬reichsgruppe vorteilhaft auch zwischen der Eingangswelle des Hauptgetriebes und dem Planetentrager der Bereichsgruppe angeordnet sein.
Die Losung der Aufgabe das Verfahren zur Schaltsteuerung betreffend besteht in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7 darin, dass bei einem Schaltvorgang zwischen zwei maximal einen Direktgang beinhaltenden Gangen (i > = 1) vor dem Auslegen des Lastgangs eine zwi¬schen der Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnete, als steuerbare Reibungskupplung ausgebildete Lastschaltkupplung zur Drehmomentubernah-me zumindest teilweise geschlossen wird, dann der Lastgang ausgelegt wird, nachfolgend der Zielgang synchronisiert und eingelegt wird, und abschlieBend die Lastschaltkupplung wieder vollstandig geoffnet wird.
Hierbei wird die Lastschaltkupplung aufgrund der im Vergleich zur wirk-samen Ubersetzung des Lastgangs zumeist direkteren Ubersetzung fast immer im Schlupfzustand gesteuert. Eine Ausnahme davon bildet nur ein Schaltvor¬gang von dem Direktgang (i = 1) in einen kleineren Gang (i > 1), bei dem die Lastschaltkupplung zur Ubernahme des Drehmomentes vollstandig geschlos¬sen werden kann.
Nach dem Auslegen des Lastgangs kann die Synchronisierung des Ziel-gangs durch eine Anderung des ubertragbaren Drehmoments der Lastschalt¬kupplung durchgefuhrt Oder zumindest unterstutzt werden, indem die Last¬schaltkupplung zur Synchronisierung des Zielgangs bei einem Hochschaltvor-

gang weiter geschlossen und bei einem Ruckschaltvorgang welter geoffnet wird. Durch das weitere SchJieBen der Lastschaltkupplung wird die Belastung des Antriebsmotors erhoht und damit der eingangsseitige Triebstrang verzo-gert, Durch das weitere Offnen der Lastschaltkupplung wird der Antriebsmotor entlastet und damit der eingangsseitige Triebstrang mittels des hochdrehenden Antriebsmotors beschleunigt. Aufgrund einer derartigen Unterstutzung der Syn-chronisierung konnen ubliche Synchronisiermittel, wie beispielsweise den Schaltkupplungen zugeordnete Reibringsynchronisiereinhchtungen, aufgrund der geringeren Belastung kompakter dimensioniert oder gegebenenfalls ganz eingespart warden.
2ur Verdeutlichung der Erfindung sind der Beschreibung zwei Zeichnun-gen mil Ausfuhrungsbeispielen beigefugt. In diesen zeigt
Fig. 1 eine erste Ausfuhrungsform des automatisierten Schaltgetriebes gemaB der Erfindung in einer schematischen Darstellung und
Fig. 2 eine zweite Ausfuhrungsform eines erfindungsgemaBen automati¬sierten Schaltgetriebes in einer schematischen Darstellung.
Ein automatisiertes Schaltgetriebe 1 gemaB Fig. 1 ist als ein Gruppenge-triebe mit einem Hauptgetriebe HG und einer diesem nachgeschalteten Be-reichsgruppe BNG ausgebildet. Das Hauptgetriebe HG, das vier Vorwartsgange und einen Ruckwartsgang aufweist, ist mit einer Eingangswelle W1, einer paral¬lel dazu angeordneten Vorgeiegewelle W2, und einer kolinear beziehungsweise koaxial zu der Eingangswelle W1 angeordneten Ausgangswelle W3 versehen. Dabei ist die Ausgangswelle W3 als Hohlwelle ausgebildet und die Eingangs¬welle W1 zentrai innerhalb der Ausgangswelle W3 bis an das ausgangsseitige Ende der Ausgangswelle W3 beziehungsweise des Hauptgetriebes HG verlan-gert.

Die Eingangswelle W1 des Hauptgetriebes HG steht eingangsseitig uber eine aus- und einriickbare Motorkupplung K mit einem als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor M In Verbindung. Getriebeintern ist die Eingangs¬welle W1 uber eine erste Schaltkuppiung K1 einerseits in der Schaltstellung SI mit dem Losrad 2a eines ersten Zahnradpaares 2a, 2b koppelbar, wodurch aufgrund der festen Verbindung des Festrades 2b mit der Vorgelegewelle W2 eine Triebverbindung zwischen der Eingangswelle W1 und der Vorgelegewelle W2 herstellbar ist.
Alternativ dazu kann die Eingangswelle W1 mittels der ersten Schalt¬kuppiung K1 auch andererseits in der Schaltstellung S2 mit dem Losrad 3a ei¬nes zweiten Zahnradpaares 3a, 3b gekoppelt werden.
Durch die Schaltung einer zweiten Schaltkuppiung K2 in die Schaltstel¬lung S3 ist das Losrad 3a mit der Ausgangswelle W3 koppelbar, so dass in die-sem Fall (bei in der Schaltstellung S2 befindlichen ersten Schaltkuppiung K1) eine direkte Verbindung der Eingangswelle W1 mit der Ausgangswelle W3 her-gestellt und damit der als Direktgang (i = 1) konzipierte vierte Vorwartsgang eingelegt ist.
Der nachst kleinere dritte Vorwartsgang wird durch das Schalten der ers¬ten Schaltkuppiung K1 in die Schaltstellung S1 und das Schalten der zweiten Schaltkuppiung K2 in die Schaltstellung S3 eingelegt, wobei der Kraftfluss von der Eingangswelle W1 uber die Zahnradpaare 2a, 2b und 3a, 3b in die Aus¬gangswelle W3 erfolgt.
In ahnlicher Weise ergeben sich die ubrigen Gange in der Reihenfolge zweiter Vorwartsgang, erster Vorwartsgang und Ruckwartsgang bei in der Schaltstellung SI befindlichen ersten Schaltkuppiung K1 durch das Schalten der zweiten Schaltkuppiung K2 in die Schaltstellung S4, durch das Schalten der dritten Schaltkuppiung K3 in die Schaltstellung S5 beziehungsweise durch das

Schalten der dritten Schaltkupplung K3 in die Schaltstellung S6, wobei die er-forderliche Drehrichtungsumkehr bei dem Ruckwartsgang durch das zwischen dem zugeordneten Losrad 6a und dem betreffenden Festrad 6b angeordneten Zwischenrad 6c bewirkt wird.
Die dem Hauptgethebe HG ausgangsseitig nachgeordnete Bereichs-gruppe BNG ist als ein einfaclier Planetenradsatz mit einem Sonnenrad 7, mehreren auf einem Planetentrager 8 drehbar gelagerten und mit dem Sonnen¬rad 7 in Verzahnungseingriff stehenden Planetenradern 9, sowie mit einem mit den Planetenradern 9 in Verzahnungseingriff stehenden Hohlrad 10.
Das Sonnenrad 7 dient als Eingangselement der Bereichsgruppe BNG und ist daher drehfest auf der Ausgangswelle W3 des Hauptgetriebes HG an-geordnet. Der Planetentrager 8 dient als Ausgangselement der Bereichsgrup¬pe BNG und ist daher starr mit der Ausgangswelle W4 der Bereichsgrup¬pe BNG verbunden. Das Hohlrad 1Q steht mit dem Kupplungskorb einer vierten Schaltkupplung K4 in Verbindung, die selektiv zur Schaltung einer Langsam-gangstufe L mit dem Gehause 11 und zur Schaltung einer dlrekten Schnell-gangstufe S mit dem Planetentrager 8 verbindbar ist. In der Langsamfahrstu-fe L walzen sich die Planetenrader 9 mit entsprechender Untersetzung der Drehzahl des Planetentragers 8 zwischen dem rotierenden Sonnenrad 7 und dem arretierten Hohlrad 10 ab, In der Schnellfahrstufe S laufen alle Bauteile des Planetengetriebes aufgrund der Koppelung des Sonnenrades 10 mit dem Planetentrager 8 starr mit der Drehzahl des Sonnenrades 7 urn.
ErfindungsgemaB ist bei diesem Getriebe 1 nun eine Lastschaltkupp-lung K5 zwischen der Eingangswelle W1 und der Ausgangswelle W3 des Hauptgetriebes HG vorgesehen, die bevorzugt als Lamellenkupplung ausgebil-det ist und in der Ausfuhrung nach Fig. 1 Platz sparend innerhalb der Bereichs¬gruppe BNG zwischen der hierzu verlangerten Eingangswelle W1 des Hauptge¬triebes HG und dem Sonnenrad 7 angeordnet ist.

Hierdurch konnen Schaltvorgange innerhalb des Hauptgetriebes HG bei geschlossener Motorkupplung K als Teillastschaltung, also ohne Zug- Oder Schubkraftunterbrechung durchgefCihrt werden, indem bei einem Schaltvorgang zwischen einem eingelegten Lastgang und einem einzulegenden Zielgang zu-nachst die Lastschaltkupplung K5 im Schlupfbetrieb soweit geschlossen wird, dass das von der Motorkupplung K ubertragene Drehmoment groRtenteils un-mittelbar von der Lastschaltkupplung K5 von der Eingangswelle W1 auf die Ausgangswelle W3 ubertragen wird. Danach kann der Lastgang weitgehend lastfrei ausgelegt und nachfolgend der Zielgang synchronisiert sowie eingelegt werden. Dabei kann das Synchronisieren durch eine entsprechende Verstel-lung der Lastschaltkupplung K5, also durch weiteres SchlieRen bei einer Hoch-schaltung und durch weiteres Offnen bei einer Ruckschaltung zumindest unter-stutzt werden.
Nach dem Einlegen des Zielgangs wird die Lastschaltkupplung K5 wie-der vollstandig geoffnet. Trotz aller Vorteile ist bei der Anordnung nach Fig.1 allerdings nachteilig, dass eine Bereichsschaltung innerhalb der Bereichsgrup¬pe BNG, also ein Umschalten zwischen der Langsamfahrstufe L und der Schnellfahrstufe S, nach wie vor mit einer Unterbreohung des Kraftflusses ver-bunden ist.
Zur Vermeidung dieses Nachtells ist in der zweiten Ausfuhrungsform des automatisierten Schaltgetriebes 1 gemaB Fig.2 bei sonst gleicher Ausbildung und Anordnung des Hauptgetriebes HG und der Bereichsgruppe BNG die Last¬schaltkupplung K5 innerhalb der Bereichsgruppe BNG antriebstechnisch nun-mehr zwischen der Eingangswelle W1 des Hauptgetriebes HG und dem Plane¬tentrager 8 sowie damit mit der mit diesem Planetentrager 8 verbundenen Aus¬gangswelle W4 der Bereichsgruppe BNG angeordnet. Dadurch sind nun auch die Schaltvorgange, die eine Bereichsschaltung beinhalten, mittels der Last¬schaltkupplung K5 vollstandig als Teillastschaltungen durchfuhrbar.

Bezuaszeichen
1 Automatisiertes Schaltgetriebe
2a Losrad
2b Festrad
3a Losrad
3b Festrad
4a Losrad
4b Festrad
5a Losrad
5b Festrad
6a Losrad
6b Festrad
6c Zwischenrad
7 Sonnenrad
8 Planetentrager
9 Planetenrad
10 Hohlrad
11 Gehause
BNG Bereichsgruppe
HG Hauptgetriebe
i Ubersetzungsverhaltnis
K Motorkupplung
K1 (erste) Schaltkupplung
K2 (zweite) Schaltkupplung
K3 (dritte) Schaltkupplung
K4 (vierte) Schaltkupplung
K5 Lastschaltkupplung
L Schaltstellung (von K4), Langsamgangstufe (von BNG)

M Antriebsmotor
S Schaltstellung (von K4), Schnellgangstufe (von BNG)
81 Schaltstellung (von K1)
52 Schaltstellung (von K1)
53 Schaltstellung (von K2)
54 Schaltstellung (von K2)
55 Schaltstellung (von K3)
56 Schaltstellung (von K3)
W1 Eingangswelle (von HG)
W2 Vorgelegewelle (von HG)
W3 Ausgangswelle (von HG)
W4 Ausgangswelle (von BNG)

(Neue) Patentanspruchehe
1. Automatisiertes Kfz-Schaltgetriebe, mit einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle und mehreren selektiv selektiv schaltbaren Gangen, wobei die Ein gangswelle Ober eine-und ausruckbare Motorkupplung mit einem An triebsmotor in Verbindung steht und eine steuerbare Reibungskupplung ate Lastschaltkupplung (K5) zur bedarfsweise direkten /verbindung der Eingangs-welle (W1) mit der Ausgangswelle (W3, W4) vorgesehen ist, dadurch g a -kennzeichnet, dass die Lastschattkupplung(K5)bei einer kotinearen Anordnung der Eingangswelia (Wi) und der Ausgangswelie (W3) am aus-gangsseitigen Ende der Ausgangswelie (W3) angeordnet ist, dass hierzu die Ausgangswelie (W3) als Hohlweite ausgebildet ist, und dass die Eingangswel-le (WI) in koaxialer Anordnung innerhalb der Ausgangswelie (W3) bis an das ausgangssertige Ende der Ausgangswelie (W3) verldngert ist.

Zusammenfassung
Automatisiertes Kfz-Schaltgetriebe und Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Kfz-Schaltaetriebes
Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Kfz-Schaltgetriebe (1), mit einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle und mehreren selektiv schaltbaren Gan-gen, wobei die Eingangswelle (W1) uber eine ein- und ausruckbare Motorkupp-lung (K) mit einem Antriebsmotor (M) in Verbindung steht. Zur Vermeidung ei¬ner Zugkraftunterbrechung wahrend eines Schaltvorgangs ist eine steuerbare Reibungskupplung als Lastschaltkupplung (K5) zur bedarfsweise direkten Ver¬bindung der Eingangswelle (W1) mit der Ausgangswelle (W3, W4) vorgesehen.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Kfz-Schaltgetriebes, das eine Eingangswelle, eine Aus¬gangswelle und mehrere selektiv schaltbare Gange aufweist, und be! dem die Eingangswelle uber eine ein- und ausruckbare Motorkupplung mit einem An¬triebsmotor in Verbindung steht, wobei bei einem Schaltvorgang zwischen ei¬nem eingelegten Lastgang und einem einzulegenden Zielgang die Motorkupp¬lung wahrend des Gangwechsels geschlossen bleibt. Zur Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung ist vorgesehen, dass bei einem Schaltvorgang zwischen zwei maximal einen Direktgang beinhaltenden Gangen (i > = 1) vor dem Ausle-gen des Lastgangs eine zwischen der Eingangswelle (W1) und der Ausgangs¬welle (W3, W4) angeordnete, als steuerbare Reibungskupplung ausgebildete Lastschaltkupplung (K5) zur Drehmomentubernahme zumindest teilweise ge¬schlossen wird, dann der Lastgang ausgelegt wird, nachfolgend der Zielgang synchronisiert und eingelegt wird, und dass abschlieBend die Lastschaltkupp¬lung (K5) wieder vollstandig geoffnet wird. Fig. 1