Verfahren zur Aufhebung von Zahn-auf-Zahn-Steiluπgen beim Einlegen von Gängen in Getrieben

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufhebung von Zahn-auf-Zahn- Steliungen beim Einlegen von Gängen in Getrieben gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Getriebe mit mehreren Gängen weisen zumindest eine Antriebswelle auf, die im Fall eines Kraftfahrzeugs üblicherweise von einer Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird, die über eine oft afs trockene Reibkupplung ausgeführte schaitbare Fahrkupplung mit der Antriebswelle des Getriebes verbunden ist. Eine Abtriebswelle des Getriebes steht über z. B. ein Differenzialge- triebe mit antreibbaren Rädern des Fahrzeugs in Verbindung. Da Verbrennungsmotoren nur in einem verhältnismäßig geringen Drehzahlbereich betrieben werden können, dient das Getriebe dazu, bei gegebener Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bzw. bei gegebener Abtriebsweliendrehzahi des Getriebes die Antriebswellendrehzahl so einzustellen, dass der Verbrennungsmotor in einem möglichst günstigen Betriebspunkt arbeiten kann,

Abgesehen von bestimmten Sonderformen, wie z. B. stufenlos-variablen Getrieben, weist ein übliches Getriebe für Personenkraftwagen neben der Antriebswelle und der Abtriebswelle zumindest zwei, meistens jedoch 4 bis 7 feste übersetzungsverhältnisse oder Gänge auf, wobei fast immer ein Rückwärtsgang mit Drehrichtungsumkehr vorgesehen ist. Bei Lastkraftwagen werden auch Getriebe mit erheblich mehr Gängen eingesetzt.

Die einzelnen Gänge werden dabei entweder geschaltet, indem bestimmte Zahnradpaare (oder auch äquivalente übertragungsmittei wie Zahnriemenscheiben) in den Momentenfluss geschaltet werden, während andere Zahnradpaare an der Momentenübertragung nicht wirksam mitdrehen. Hierfür

können bestimmte Zahnräder verschieblich aber drehfest auf Wellen angeordnet sein und beim Einlegen des zugeordneten Ganges so verschoben werden, dass sie mit einem anderen Zahnrad in Eingriff gelangen. Alternativ können die Zahnräder ständig mit ihren zugeordneten Zahnrädern kämmen, wobei die Drehmomentübertragung zwischen dem Zahnrad und der das Zahnrad tragenden Welle z.B. über eine schaltbare Klauenkuppiung zwischen einem Freilauf und einer drehfesten übertragung geschaltet werden kann.

In beiden Fällen kann es, insbesondere bei stehendem Fahrzeug und somit stehender Abtriebswelle dazu kommen, dass entweder die Stirnflächen zweier Zähne von in Eingriff zu bringenden Zahnrädern oder von Klauen einer zu schließenden Kiauenkupplung mit ihren jeweils erhabenen Teilen aufeinander stehen, und der gewünschte Gang damit nicht geschaltet werden kann.

Um diese so genannte Zahn-auf-Zahn-Stellung aufzulösen ist es bekannt, die Stirnflächen der Zahnräder bzw. Klauen anzuschrägen, um so bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung aus der wirkenden axialen Kraft eine radiale, verdrehende Kraftkomponente zu gewinnen und zumindest ein Zahnrad bzw. eine Klaue so weiter zu drehen, dass die Zahnräder oder Klauen sauber einspuren. Dies ist jedoch mit einem erheblichen Fertigungsaufwand verbunden.

Weiter ist es bekannt, mit Hilfe unterschiedlicher Vorrichtungen und Verfahren eine Synchronisation der beteiligten Zahnräder oder Klauen so einzustellen, dass durch eine Differenzdrehzahl ein Einspuren gefördert wird. Allerdings sind der Wirksamkeit dieses Ansatzes ohne eine gleichzeitige Anschrä- gung der Stirnflächen schon deshalb Grenzen gesetzt, weil bei einem Kontakt der Stirnflächen durch deren Reibung ein entsprechendes Bremsmoment erzeugt wird, welches eine Zahn-auf-Zahn-Stellung wiederum begünstigt. Ein einwandfreies Schalten kann so zwar begünstigt, aber nur bedingt sichergestellt werden, sofern man die Schaitgeschwindigkeit nicht unerwünscht niedrig ansetzen will. Es wurden daher bereits verschiedene Vorschläge gemacht, wie

eine auftretende Zahn-auf-Zahn-Stellung möglichst schnei! wieder aufgelöst werden kann.

Hierfür ist eine relative Drehung der beteiligten Zahnräder oder der beteiligten Klauen notwendig. Neben sehr aufwendigen Lösungen mit eigenen Antrieben liegt es hier nahe, diese relative Rotation durch Drehung zumindest einer der Antriebs- oder Abtriebswellen bei eventuell gleichzeitig aufgehobenem oder zumindest verringertem Anpressdruck der beteiligten Zahnräder oder der beteiligten Klauen zu bewirken. Da dies auch bei stehendem Fahrzeug und damit stehender Abtriebswelle des Getriebes zuverlässig funktionieren soll und eine Abbremsung des Fahrzeugs zur Auflösung einer Zahn-auf-Zahn-Steiiung nicht erwünscht ist, wird hierzu bevorzugt die Fahrkupplung so weit geschlossen, dass sich eine Verdrehung der Antriebswelle des Getriebes ergibt und gleichzeitig oder unmittelbar anschließend ein erneuter Schaitversuch unternommen.

Problematisch ist hierbei, dass das von der Fahrkupplung zu übertragende Drehmoment für die gewünschte positive oder negative Beschleunigung der Antriebswelle von einer Vielzahl von Parametern abhängig ist. Diese sind unter anderem die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und die davon abhängige Drehzahl der Abtriebsweile des Getriebes, die Drehgeschwindigkeit der Motorabtriebswelle und der Betriebspunkt des Motors, der einzulegende Gang und nicht zuletzt die Viskosität des Getriebeöls, die wiederum von dessen Sorte, Alter und vor allem der Getriebeöltemperatur abhängig ist.

Um unter allen möglichen oder in der Praxis üblichen Bedingungen eine Zahn-auf-Zahn-Stellung im Getriebe auflösen zu können muss die Fahrkupp- iung daher nach gängiger Praxis so weit geschlossen werden, dass auch unter ungünstigen Bedingungen, die ein hohes Drehmoment an der Antriebswelle zur Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung erfordern, dieses Drehmoment zumindest erreicht wird. Dies hat jedoch zur Folge, dass bei weniger schwer aufzulö-

senden Zahn-auf-Zahn-Steliungen dennoch ein erhebliches Drehmoment anliegt und das Fahrzeug durch das nicht zur Auflösung benötigte Moment einen für die Insassen unangenehm hörbaren und oft sogar fühlbaren sowie für die auf einander prallenden Klauen oder Zähne stark belastenden Schlag erfährt.

Aus der US 6 769 523 B2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Kontrollvorrichtung eine Zahn-auf-Zahn-Stellung erkennt und daraufhin die Position der Fahrkupplung über die Zeit variiert, bis die Zahn-auf-Zahn-Stellung aufgelöst oder ein Abbruchkriterium erfüllt ist. Genauer gesagt werden verschiedene Versuche mit unterschiedlichen Fahrkupplungspositionen unternommen, wobei die Stellung der Fahrkupplung beginnend mit relativ kleinen Ausfenkungen mit zeitlichen Unterbrechungen stärker in Richtung ihrer Geschlossen-Steifung ausgelenkt wird. Somit können leicht zu lösende Zahn-auf-Zahn-Stellungen mit geringen von der Fahrkupplung übertragenen Momenten gelöst und die vorstehend beschriebenen, unerwünschten Effekte weitgehend vermieden werden. In Weiterbildungen ist vorgesehen, bestimmte Parameter wie beispielsweise die Getriebeöitemperatur, zu erfassen und auszuwerten, um so gegebenenfalls schneller eine Fahrkupplungsposition einsteilen zu können, welche zum Lösen der Zahn-auf-Zahn-Stellung geeignet ist. Obwohl dieses Verfahren im Vergleich zum zuvor geschilderten Verfahren zweifellos eine Verbesserung darstellt, kann diese bekannte technische Lösung dennoch nicht voll zufrieden stellen.

Dies liegt wesentlich daran, dass die Fahrkupplung für die übertragung der maximalen Leistung des Antriebsmotors konzipiert ist, welches eine genaue Positionierung der Fahrkuppiung für die übertragung der gewünschten, vergleichsweise sehr kleinen Drehmomente zur Auflösung einer Zahn-auf-Zahn- Stellung sehr schwierig macht. Zudem ist die Fahrkupplung über ihre Gebrauchszeit einem erheblichen Verschleiß unterworfen, der bei der Positionierung ebenso zu berücksichtigen ist, wie sich kurzfristig ändernde Parameter wie etwa die Betriebstemperatur der Kupplung, die über Wärmedehnung eine im

hier interessierenden Verstelibereich durchaus nennenswerte Veränderung des Kupplungsverhaitens bewirken kann.

Weiter kann das Verhältnis des Anpressdrucks der Reibeiemente und des damit übertragbaren Drehmoments durch eine änderung der Reibflächentemperatur, aber auch durch z.B. überhitzungsbedingte Vergfasung, Verschmutzung der Reibflächen oder anderes verändert werden. Schließlich sind die Verstelleinrichtungen der Fahrkupplung notwendigerweise ebenfalls für den gesamten im Fahrbetrieb benötigten Versteilweg ausgelegt, womit für eine zielgenaue Verstellung im hier relevanten Bereich relativ geringer Momentenü- bertragung entweder eine aufwendige und damit teure sowie potenziell fehler- anfäliige Regelung der Kupplungsposition erforderlich ist, oder die Positioniergenauigkeit zumindest für den hier vorliegenden Zweck recht gering ist.

Zudem ist bei einer erkannten Zahn-auf-Zahn-Steilung zunächst die Fahrkupplung auf einen gewünschten Wert einzustellen und gleichzeitig die Drehzahl sowie das Drehmoment des Motors einzustellen und/oder bei der Ermittlung der Fahrkupplung-Sollposition zu berücksichtigen, Dies erfordert zwar nur eine kurze, aber gerade bei gegebenenfalls notwendigen mehrfachen Versuchen zur Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Steliung dennoch für die Insassen deutlich merkbare und als unangenehm empfundene Zeitspanne.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufhebung von Zahn-auf-Zahn-Sfeilungen beim Einlegen von Gängen in vorzugsweise unsynchronisierten Getrieben vorzustellen, mit dem Zahn-auf-Zahn-Stellungen mit geringem zusätzlichen baulichem Aufwand schnell und sicher aufgelöst werden können, wobei die benannten Nachteile des Standes der Technik vermieden oder zumindest minimiert werden sollen,

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmaien des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich Zahn-auf-Zahn- Stefiungen durchweg erheblich schneller, schonender und sicherer auflösen lassen, wenn es gelingt, das in die Antriebswelle des Getriebe eingeleitete Drehmoment schneller und genauer als bisher einzustellen. Außerdem liegt der Erfindung die Erkenntnis zu Grunde, dass dies vorteilhaft dadurch erreichbar ist, dass die Fahrkupplung auf eine bestimmte Position eingestellt wird, die eine ausreichende Drehmomentübertragung an die Getriebeantriebswelle sicherstellt, während die Dosierung des tatsächlich für die Lösung der Zahn-auf- Zahn-Stellung wirksamen bzw, notwendigen Drehmomentes durch die Steuerung oder Regelung einer auf die Getriebeantriebsweile wirksamen Getriebebremse erfolgt.

Demnach geht die Erfindung aus von einem Verfahren zur Aufhebung von Zahn-auf-Zahn-Steiiungen beim Einlegen von Gängen in Getrieben, wobei das Getriebe von einem Antriebsmotor über eine schaitbare, von einer Fahr- kupplungssteuerung angesteuerte automatisch einstellbare Fahrkupplung angetrieben wird, und zumindest eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, wenigstens einen unter Verwendung formschlüssiger schaltbarer Elemente schaltbaren Gang sowie eine auf die Antriebswelle wirksame Getriebebremse aufweist.

Unter einem Getriebe wird im Folgenden ein Getriebe verstanden, welches den zumindest einen Gang durch das in Eingriff bringen von formschlüssigen Elementen schaltet. In erster Linie sind dies zahnradbasierte Getriebe mit diskreten übersetzungsverhältnissen, die entweder durch eine Verschiebung eines drehfest angeordneten Zahnrades auf einer Welle und/oder durch die Verschiebung einer Schaltklaue auf einer Welle relativ zu einem ortsfest aber drehbar auf der Welle angeordneten Zahnrad schaitbar sind.

Grundsätzlich ist das Verfahren jedoch beispielsweise auch für Getriebe geeignet, bei denen an Stelle des durch eine Schaltklaue wahlweise drehbar oder drehfest auf einer Welle festgelegten Zahnrades z. B. eine kuppetbare Umschlingungsmittelscheibe vorgesehen ist. Kurz gesagt bezieht sich die Erfindung auf sämtliche Getriebe, bei denen es durch das auf einander treffen von hervorstehenden Teilen formschlüssiger Momentenübertragungsgiieder zu einer Blockierung des Einiegens eines Zielganges kommen kann. Zur besseren Lesbarkeit werden diese Zustände hier und im Folgenden unter dem Begriff Zahn-auf-Zahn-Steliung zusammengefasst.

Schließlich geht die Erfindung von einer Erkennungsvorrichtung zur Erkennung von Zahn-auf-Zahn-Steliungen aus, die im einfachsten Fall aus einer Zeitüberwachung bestehen kann, welche bei einer überschreitung einer Grenzzeitdauer zwischen dem Beginn des Schaltvorgangs und einer Rückmeldung über das erfolgreiche Einlegen des Ganges ein Signal ausgibt. Diese Erkennungsvorrichtung kann selbstverständlich an einer beliebigen Stelle und vorteilhaft als Teil einer ohnehin vorhandenen Einrichtung, etwa einer Getriebesteuerung vorgesehen sein. Die Grenzzeitdauer kann dabei im einfachsten Fall ein festgelegter und konstanter Wert sein.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass die Fahrkupp- lungssteuerung beim Erkennen eines bevorstehenden Gangeinlegens eine Einstellung der Fahrkupplung auf eine Betätigungsposition bewirkt, bei welcher ein vorgegebenes Drehmoment vom Antriebsmotor über die Fahrkupplung auf die Antriebswelle des Getriebes überfragen werden kann, welches gleich oder kleiner ist als ein momentanes oder einzustellendes Bremsmoment der Getriebebremse,

Auf diese Weise liegt an der Antriebswelle des Getriebes ein Drehmoment an, dass sich direkt oder indirekt an der auf die Antriebswelle des Getriebes wirksame Getriebebremse abstützt und somit zunächst in Bezug auf das

weitere Getriebe nicht wirksam ist. Dies geschieht unabhängig davon, ob es tatsächlich beim Einlegen des Ganges zu einer Zahn-auf-Zahn-Stellung kommt oder nicht, und ermöglicht eine frühzeitige sowie entsprechend langsamer ausgeführte Einstellbewegung der Fahrkupplung.

Dies gestattet bei gleichem baulichen Aufwand eine genauere Positionierung der Fahrkuppiung, wobei es zunächst unerheblich ist, ob hierfür ein Kupplungsweg, ein Aktuatorweg eines Fahrkupplungsaktuators oder eine Zieipositi- on der Fahrkupplung oder des Aktuators, ein Druckwert eines StelJzylinders oder beispielsweise ein über einen Drehmomentsensor ermitteltes Fahr- kupplungs-Abtriebsmoment als Stellgröße verwendet wird, wobei die letztgenannte Variante natürlich die genaueste ist und daher zumindest dann bevorzugt wird, wenn ein entsprechender Drehmomentsensor ohnehin im Fahrzeugantriebsstrang vorhanden ist,

Sofern es im weiteren Verlauf des Gangeinlegens zu keiner Zahn~auf~ Zahn-Steilung kommt, wird durch das bis hier beschriebene Verfahren zwar ein gewisses Bremsmoment am Antriebsmotor erzeugt und die Fahrkupplung sowie die Getriebebremse etwas höher als beim Stand der Technik belastet. Es handelt sich hierbei jedoch im Vergleich zu den üblichen, dem Antriebsmotor abgeforderten Leistungen und den bei z. B. einem üblichen Anfahrvorgang auftretenden Belastungen der Fahrkupplung um vernachlässigbar kleine Werte. Die Belastungszustände dauern zudem insbesondere in denjenigen Fällen, in denen es nicht zu einer Zahn-auf-Zahn-Stellung kommt, nur sehr kurz an, so- dass sowohl der Mehrverbrauch des Antriebsmotors an Energie als auch die Belastung der Fahrkupplung in Form von Temperaturerhöhung und Verschleiß allenfalls unter Laborbedingungen messbar sein dürfte und in der Praxis vernachlässigbar ist,

Durch das erfindungsgemäße Verfahren liegt für den Fall, dass es zu einer Zahn-auf-Zahn-Stellung kommt, ein definiertes Drehmoment an der An-

triebsweiie des Getriebes an, weiches einfach, schnei! und vergleichsweise genau durch eine Reduzierung der Bremswirkung der Getriebebremse wirksam gemacht und in Größe und zeitlichem Verlauf moduliert werden kann.

Der Hauptvorteii hierbei ist, dass die Getriebebremse gewöhnlich um zumindest eine Größenordnung schwächer dimensioniert ist ais die Fahrkupplung, womit diese bei ähnlichem baulichen Aufwand im hier interessierenden Lastbereich sehr viel genauer und aufgrund der erheblich geringeren trägen Massen auch schneller auf den jeweils gewünschten Wert eingestellt werden kann. Bei Automatgetrieben ist zudem meistens ohnehin eine auf die Antriebsweife direkt oder indirekt wirksame Getriebebremse samt zugehöriger Ansteuerung vorhanden, wodurch in vielen Fällen der zusätzliche bauliche Aufwand für die Implementierung des hier vorgestellten Verfahrens gegen Null geht, und das Verfahren über eine reine zusätzliche Softwaresteuerung in ohnehin vorhandenen Steuergeräten implementiert werden kann.

in Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Erkennungsvorrichtung beim Erkennen einer Zahn-auf-Zahn-Steliung Signale zur Einstellung der Getriebebremse erzeugt und ausgibt, die direkt oder indirekt eine Verringerung der Bremswirkung der Getriebebremse bewirken. Dabei ist es unerheblich, ob die Erkennungsvorrichtung diese Signale direkt in Form von Ansteuerungssignalen für die Aktuatoren der Getriebebremse ausgibt, oder beispielsweise lediglich ein Signal über das Fortbestehen der Zahn-auf-Zahn- Steliung an ein Getriebesteuergerät ausgibt, das die weiteren Berechnungen zur Ansteuerung der Getriebebremse übernimmt.

Eine andere Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Fahrkupp- iungssteuerung beim Erkennen eines bevorstehenden Gangeinlegens eine direkte oder indirekte Einstellung des von der Fahrkuppiung an die Antriebswelle des Getriebes übertragenen Drehmomentes bewirkt, weiches gleich oder

größer als ein ermitteltes oder ausgeiesenes, maximal zur Auflösung der Zahn- aυf-Zahn-Steilung benötigtes Moment ist.

Dies hat den Vorteil, dass auch unter ungünstigen Bedingungen das an der Antriebswelle des Getriebes anliegende Drehmoment mit hoher Wahrscheinlichkeit ausreicht, um die Zahn-auf-Zahn-Stellung zu lösen und eine relativ zeitaufwendige N achju stierung der Position der Fahrkupplung für den Fall einer nur schwer zu lösenden Zahn-auf-Zahn-Stellung unterbleiben kann.

Andererseits ist es jedoch gemäß einer anderen Weiterbildung des Verfahrens wünschenswert, dass die Fahrkupplungssteuerung beim Erkennen eines bevorstehenden Gangeinlegens eine direkte oder indirekte Einstellung des von der Fahrkupplung an die Antriebswelle des Getriebes übertragenen Drehmomentes bewirkt, das gleich oder kleiner als ein ermitteltes oder ausgelesenes, maximal für die Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung erwünschtes Moment ist.

Dieses maximal erwünschte Drehmoment zum Lösen einer Zahn-auf- Zahn-Stellung ist in der Praxis hauptsächlich dadurch begrenzt, dass oberhalb eines gewissen, zum Lösen der Zahn-auf-Zahn-Sfeilung benötigten Drehmomentes mit einem erheblichen Schlag der einspurenden formschlüssigen Elemente gegeneinander zu rechnen ist, der einerseits die betreffenden oder auch weitere Bauteile schädigen kann und andererseits auch für die Insassen in Form eines Rucks, zumindest aber eines unerwünschten Geräusches wahrnehmbar ist.

Durch Kombination der oberen und der unteren Grenze für das von der Fahrkupplung an die Antriebswelle des Getriebes übertragene Drehmoment ergibt sich im günstigen Fall ein Drehmomentbereich für die Einsteilung des durch die Fahrkupplung zu übertragenden Drehmoments, der durchaus in Abhängigkeit von z. B. der Gethebeöltemperatur und dem jeweiligen Zieigang

ermittelt werden kann. In den meisten Fällen dürfte jedoch schon eine Wahi eines festen Wertes innerhalb der vorstehend beschriebenen Bandbrette genügen.

!n ungünstigen Fällen, bei denen das maximal erwünschte Drehmoment zum Lösen einer Zahn-auf-Zahn~Steilung geringer ist als das unter ungünstigen Bedingungen erforderliche Drehmoment, ist es sinnvoll, das maximale Drehmoment auf das maximal erwünschte Drehmoment zu begrenzen, und für den Fall, dass dieses im Ausnahmefall nicht ausreichen sollte um die Zahn-auf- Zahn-Steliung zu lösen, alternative Problemlösungen, wie etwa das zwischenzeitliche Schalten in einen anderen Gang vorzusehen.

Für die Steuerung oder Regelung des Lösens bzw. öffnens der Getriebebremse ist es von Vorteil, wenn die Erkennungsvorrichtung beim Erkennen einer Zahn-auf-Zahn-Stellung Signale zur Einstellung der Getriebebremse erzeugt und ausgibt, die direkt oder indirekt eine Verringerung der Bremswirkung der Getriebebremse in der Art bewirken, dass die Bremswirkung zunächst für eine vorbestimmte erste Zeitdauer um einen ersten Betrag verringert wird und für den Fall, dass die Erkennungsvorrichtung ein Weiterbestehen der Zahn-auf- Zahn-Stellung erkennt, die Bremswirkung mit zunehmender Zeit weiter geöffnet wird.

Dabei kann der erste Betrag beispielsweise so gewählt werden, dass einerseits ein erheblicher Anteil der im Betrieb vorkommenden Zahn-auf-Zahn- Steilungen gelöst werden kann, und dass andererseits auf die formschiüssigen Teile mit Zahn-auf-Zahn-Stellung ein so geringes Drehmoment ausgeübt wird, dass bei einer Aufhebung der Zahn-auf-Zahn-Steliung dieses für den Fahrer oder die Insassen des Fahrzeug nicht oder kaum merkbar ist. Hierbei können je nach Auslegung des Fahrzeugs für beispielsweise straff gefederte, hoch motorisierte und eher für eine sportliche Fahrweise konzipierte Fahrzeuge erheblich höhere Werte für das Lösen der Getriebebremse vorgesehen werden, als für

Fahrzeuge, die eher für einen ökonomischen Betrieb und eine komfortable Fahrweise konzipiert sind.

Wenn die Erkennungsvorrichtung die Getriebebremse dabei mit zunehmender Zeit mit konstanten Zuwachsraten löst hat dies den Vorteil, dass bei häufiger vorkommenden, weniger schwer zu lösenden Zahn-auf-Zahn-Stelfung ein jeweils relativ genau auf die jeweilige Situation abgestimmtes öffnen der Getriebebremse erfolgen kann, während bei seltener vorkommenden, schwerer zu lösenden Zahn-auf-Zahn-Stellungen dennoch relativ schnell ein ausreichender Wert für das öffnen der Getriebebremse erreicht wird.

Andererseits kann es in bestimmten Fällen auch sinnvoll sein, wenn die Erkennungsvorrichtung die Getriebebremse mit zunehmender Zeitdauer mit sinkenden Zuwachsraten öffnet. Auf diese Weise können die Mehrzahl der Zahn-auf-Zahn-Steliungen aufgrund der anfänglich hohen Zuwachsraten bei der öffnung der Getriebebremse relativ schnei! gelöst werden, während bei nur sehr schwer zu lösenden Zahn-auf-Zahn-Stellungen die weitere Verringerung der Bremswirkung der Getriebebremse langsamer erfolgt, welches insbesondere in Hinblick auf für die Insassen wahrnehmbare Effekte wie Geräusche und Erschütterungen sowie die Belastung von Bauteilen günstig ist.

Weiter ist eine Kombination der beiden vorstehend genannten Ausprägungen ebenfalls möglich und oft besonders günstig: Zunächst wird ein SteSl- wegbetrag zum öffnen der Getriebebremse gewählt, der bereits einen erheblichen Anteil der vorkommenden Zahn-auf-Zahn~Stef!ungen zu lösen vermag, ohne dass dies für den Fahrer spürbar wäre oder eine nennenswerte Belastung der beteiligten Bauteile darstellt. Anschließend wird der Stellweg betrag des öffnens der Getriebebremse mit einer relativ hohen und/oder steigenden Zuwachsrate vergrößert, so lange dies nicht für den Fahrer oder für die Insassen zu als unangenehm empfundenen Symptomen führt. Auf diese Wiese kann

auch ein Großteil der noch nicht gelösten Zahn-auf-Zahn-Steilungen gelöst werden.

Sollte die Zahn-auf-Zahn-Stellung jedoch weiter bestehen, so wird der Betrag, um den die Getriebebremse weiter geöffnet wird, nur noch mit geringen und/oder sich verringernden Zuwachsraten vergrößert, da dies derjenige Bereich ist, der sowohl für die Insassen deutlich wahrnehmbare Symptome des Lösens in Form von Erschütterungen und Geräuschen aufweist, als auch eine zum Teil erhebliche Belastung für die beteiligten Bauteile bedeuten kann. Hierbei wird der Minimierung der Belastung daher Vorrang vor der Geschwindigkeit der Auflösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung eingeräumt.

Gemäß einer anderen Weiferbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Erkennungsvorrichtung bei Erkennen einer Zahn-auf-Zahn-Steilung Signale zur Einstellung der Getriebebremse erzeugt und ausgibt, weiche ein intermittierendes öffnen und Schließen der Getriebebremse zur Folge haben. Durch die an- und abschwellende Bremswirkung der Getriebebremse können bestehende Zahn-auf-Zahn-Stellungen oft bei einem geringeren anliegenden Drehmoment gelöst werden, als dies bei einer langsamen und kontinuierlichen öffnung der Getriebebremse der Fall wäre. Selbstverständlich ist es besonders vorteilhaft, diese Weiterbildung mit den vorstehend beschriebenen Varianten zu kombinieren.

Wenn die Erkennungsvorrichtung den Stellwegbetrag und/oder den zeitliche Verlauf des öffnens der Getriebebremse in Abhängigkeit von einem Fahrerwunsch modifizieren kann, ermöglicht dies eine genaue Abstimmung auf die individuellen Wünsche des Fahrers. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass diese Werte durch die Betätigung eines gegebenenfalls ohnehin vorhandenen Umschalters für eine sportlichere bzw. komfortablere Fahrweise automatisch geändert oder im Rahmen einer Programmierung eines Steuergerätes durch den Fahrer oder in einer Werkstatt einstellbar gestaltet werden.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Erkennungsvorrichtung bei der Einstellung der Getriebebremse den einzulegenden Gang und/oder die Getriebetemperatur und/oder Getriebeöltemperatur berücksichtigt. So kann der anfängliche Stellweg betrag, um den die Getriebebremse geöffnet wird, etwa bei einer geringen gemessenen, auf andere Weise ermittelten oder auch abgeschätzten Getriebeöltemperatur vergrößert und bei einer hohen Getriebeöltemperatur verringert werden. Sofern sich herausstellt, dass Zahn-auf-Zahn-Stellungen bei bestimmten Zielgängen im Mittel schwerer aufzulösen sind als bei anderen Zielgängen, so kann dies ebenfalls entsprechend berücksichtigt werden.

Eine andere Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung betrifft das Verhalten der Fahrkupplung nach der Auflösung einer Zahn-auf-Zahn- Stellung, oder für den Fall, dass es nicht zu einer Zahn-auf-Zahn-Sfellung gekommen ist. Wenn die Erkennungsvorrichtung bei Erkennen eines problemlosen Etnspurens der zu koppelnden Getriebekörper des Zielganges ein Signal ausgibt, welches die Kupplungssteuerung veranlasst die Fahrkupplung auf einen voreingestellten Wert zu öffnen, so fällt die durch das Verfahren bedingte geringe aber doch zusätzliche Belastung für den Antriebsmotor und die Fahrkupplung schnellstmöglich weg.

Natürlich ist es sinnvoll, gleichzeitig auch die Bremswirkung der Getriebebremse entsprechend zu reduzieren, um kein resultierendes Bremsmoment an den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs wirksam werden zu lassen. In Anbetracht der relativ geringen Bremsleitungen der Getriebebremse genügt hier jedoch zumeist eine relativ einfache Steuerung zur Rücknahme der Bremswirkung der Getriebebremse.

Andererseits ist es ebenfalls von Vorteil, wenn die Erkennungsvorrichtung beim Erkennen eines Einspurens der zu koppelnden Getriebebauteile des Zielganges ein Signal ausgibt, welches eine weitgehende Kompensation des von der Fahrkupplung eingeleiteten Momentes durch eine Bremswirkung der

Getriebebremse zur Folge hat. Optimaierweise wird also die Fahrkupplung nach dem Einlegen des Ganges geöffnet und für diejenige Zeitspanne, die dieses öffnen der Fahrkupplung erfordert, die erheblich schneller ansteuerbare Getriebebremse zur sofortigen Kompensation des noch anliegenden Momentes angesteuert. Sobald die Fahrkupplung kein nennenswertes Drehmoment mehr an das Getriebe überträgt, wird auch die Getriebebremse wieder geöffnet.

Dadurch wird zwar eventuell bei einem Schaltvorgang bei fahrendem Fahrzeug kurzzeitig eine gewisse, in der Praxis jedoch nicht oder jedenfalls kaum wahrnehmbare Bremswirkung auf das Fahrzeug ausgeübt, dafür aber sicher vermieden, dass bei einem Schaltvorgang aus dem Stillstand heraus das über die Fahrkuppfung eingeleitete Antriebsmoment größer ist als das von der Getriebebremse aufgenommene Bremsmoment und das Fahrzeug möglicher Weise ungewollt losrollt bzw. schneller iosrolit, als dies vom Fahrer gewünscht ist. Selbstverständlich ist es hier auch möglich, noch weitere Parameter, wie etwa den Zielgang oder die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, mit einzube- ziehen, um das Gesamtverhalten weiter zu optimieren.

Die Erfindung lässf sich anhand eines Ausführungsbeispieis weiter erläutern. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung mit zwei Figuren beigefügt. In dieser zeigt

Fig. 1 den zeitlichen Verlauf der Stellung der Fahrkupplung, der Getriebebremse und weiterer Parameter bei einem Gangeinlegen bei rollendem Fahrzeug und

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Stellung der Fahrkupplung, der Getriebebremse und weiterer Parameter bei einem Gangeinlegen bei stehendem Fahrzeug.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist in einem Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang anwendbar, wie er aus den Fig. 1 und 2 der eingangs diskutierten US 6,769,523 B2 weitgehend bekannt ist. Dabei ist ein Antriebsmotor des Fahrzeugs über eine Fahrkupplung mit einem Schaltgetriebe verbunden. Zusätzlich ist in dem Antriebsstrang eine Getriebebremse vorhanden, mit der zumindest die Eingangswelle des Getriebes abbremsbar ist. Die Steuerung der Betätigung der Fahrkupplung und der Getriebebremse sowie der für einen Gangwechsei notwendigen druckmitteibetätigbaren Getriebeaktuatoren und Koppelmitte! wird von einem elektronischen Steuerungsgerät übernommen.

Dieses Steuerungsgerät dient auch als Erkennungsvorrichtung zur Erkennung von Zahn-auf-Zahn-Steliungen von Zahnrädern bzw. Zahnrädern mit zugeordneten Koppelmitteln im Getriebe, verfügt über diesbezügliche Auswerteprogramme und ist mit den dafür notwenigen Sensoren verbunden. Außerdem ist in diesem Steuerungsgeräf ein Steuerungsprogramm zur Auflösung dieser Zahn-auf-Zahn-Stellungen abgespeichert, welches nach dem Verfahren gemäß der Erfindung arbeitet.

Fig. 1 zeigt den zeitlichen Verlauf der Stellung der Fahrkuppfung, der Getriebebremse und weiterer Parameter bei einem Gangeinlegen bei rollendem Fahrzeug. Genauer gesagt ist auf einer ersten, in der Zeichnung obersten Achse die Stellung einer Fahrkupplung über der Zeit aufgetragen, auf einer darunter angeordneten, mit nJ3e gekennzeichneten Achse die Drehzahl der Getriebeantriebswelle über der Zeit, auf einer dritten Achse die Schaltsfeilung einer Getriebebremse, auf einer darunter angeordneten vierten Achse der Schaltweg der beteiligten Zahnräder bzw. Koppelmittel innerhalb des Getriebes und schließlich auf der untersten, mit dem Begriff „Erkennung" beschrifteten Achse der Zustand einer so genannten Erkennungsvorrichfung. Diese Erkennungsvorrichtung ist vorzugsweise ein Softwaremodul in dem genannten elektronischen Steuerungsgerät. Die Zeitachsen sind jeweils im gleichen Maßstab aufgetra-

gen, so dass die besonders gekennzeichneten Zeitpunkte tθ bis t6 jeweils auf alten Achsen einer gleichen absoluten Zeit entsprechen.

Es sein angenommen, dass zum Zeitpunkt tθ in einem automatisierten, nicht synchronisierten Schaltgetriebe eines Personenkraftwagens mit automatisierter Fahrkupplung sowie einer Getriebebremse der zweite Gang eingelegt ist und das Fahrzeug sich mit einer Geschwindigkeit von 40 km/h vorwärts bewegt. Dabei ist die Fahrkupplung geschlossen. Die Drehzahl der Getriebeantriebsweile ergibt sich aus der Fahrgeschwindigkeit sowie dem übersetzungsverhältnis des gewählten Gangs und entspricht zu diesem Zeitpunkt aufgrund der geschlossenen Fahrkupplung der Abtriebsdrehzahi des Antriebsmotors. Die Getriebebremse ist nicht betätigt und die Zahnräder des hier betrachteten dritten Fahrganges befinden sich in einer Neutralstellung, in der sie kein Drehmoment übertragen.

Zum Zeitpunkt t1 wird ein Gangwechsel in den dritten Gang eingeleitet. Dazu wird ab diesem Zeitpunkt die Fahrkupplung geöffnet, bis sie sich zum Zeitpunkt t2 in einer mit ZAZL bezeichneten erfindungsgemäßen Zahn-auf- Zahn-Lösestelfung befindet. Die übrigen Parameter bleiben in der Zeitspanne zwischen t1 und t2 konstant, wobei natürlich in üblicher Weise eine Motorsteuerung die Einspritzmenge reduziert, um den Antriebsmotor auf eine gewünschte Drehzahl einzustellen.

Im Zeitpunkt t2 ist die öffnung der Fahrkupplung auf die gewünschte Zahn~Auf-Zahn~Lösestei!ung ZAZL abgeschlossen und der Antriebsmotor überträgt über die fast geöffnete Fahrkuppiung je nach Drehzahldifferenz zwischen der Antriebs- und der Abtriebsseite der Fahrkupplung ein geringes Drehmoment an die Antriebswelle des Getriebes, Gleichzeitig wird ab dem Zeitpunkt t2 die Getriebebremse eingeschaltet, wodurch die Drehzahl der Antriebswelle des Getriebes sinkt und weiter ein gewisses, geringes Drehmoment vom Antriebs-

motor über die Fahrkupplung an die Antriebswelle des Getriebes übertragen wird, das sich an der Getriebebremse abstützt

Zum Zeitpunkt t3 beginnt der eigentliche Schaltvorgang und die Erkennungseinrichtung überwacht, ob der Schaltvorgang innerhalb einem vorgegebenen Zeitraum erfolgreich abgeschlossen wird. Kurz darauf sollten sich die Zahnräder des Zielganges in Eingriff befinden und der Gangwechsel getriebe- seittg damit weitgehend abgeschlossen sein.

In diesem Fall kommt es jedoch, wie aus dem Diagram in Fig. 1 für den Schaitweg ersichtlich ist, zu einer Zahn-auf-Zahn-Steflung ZaZ, welches durch die Erkennungsvorrichtung erkannt wird. Diese veranlasst nach einer gewissen Wartezeit zwischen t3 und t4 im Zeitpunkt t4 ein Lösen der Getriebebremse {Schaltstellung = 0), wodurch das von der Fahrkupplung bereitgestellte Moment sich nicht mehr an der Getriebebremse abstützen kann und in der Folge auf die Antriebswelle des Getriebes wirkt, wodurch durch Drehen der Getriebeein- gangswelie die Zahn-auf-Zahn-Steilung nach kurzer Zeit aufgelöst werden kann, Dies ist einerseits an dem Graphen des Schaltweges und andererseits an der Beschleunigung der Antriebswelle des Getriebes zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 ersichtlich. Die Drehzahl der Getriebeantriebswelie ist hierbei aus Gründen der prägnanten Darstellung übertrieben hoch dargestellt.

Sobald die Lösung der Zahn-auf-Zahn-Stellung ZaZ von der Erkennungseinrichtung oder der Getriebesteuerung im Zeitpunkt t5 erkannt ist, wird die Fahrkupplung auf einen zuvor festgelegten Wert geöffnet, bei dem im Wesentlichen keine Momentenübertragung über die Fahrkupplung mehr stattfindet. Gleichzeitig wird die Getriebebremse nochmals bis zum Zeitpunkt t6 aktiviert {Schaltstellung = 1 ), um zu verhindern, dass sich während der zur vollständigen öffnung der Fahrkupplung benötigten Zeit das noch an der Getriebeantriebswelle anliegende Moment als Beschleunigung des Fahrzeugs bemerkbar macht.

Im Zeitpunkt t6 ist der Schaitvorgang getriebeseitig abgeschlossen (Gang eingelegt = GE), die Getriebeeingangsweiie steht still (n_Ge = 0) und das Fahrzeug kann jederzeit durch Schließen der Fahrkupplυng und entsprechend Ansteuerung des Antriebsmotors im gewählten neuen Gang betrieben werden.

In Fig. 2 sind mit Hilfe der gleichen aufgetragenen Parameter die Vorgänge beim Einlegen eines Ganges aus dem Stillstand des Fahrzeugs aufgetragen. Zum Zeitpunkt tθ und bis zum Zeitpunkt t1 ist die Fahrkupplung geöffnet. Die Antriebswelle des Getriebes steht, die Getriebebremse ist gelöst und die hier interessierenden Zahnräder bzw. Koppeimittei des ersten Ganges befinden sich in einer Meutralsteiiung, in der sie kein Drehmoment übertragen können. Dabei ist es allerdings möglich, dass etwa unmittelbar nach dem Stoppen des Fahrzeugs noch ein zuvor eingelegter Gang (GE) ausgelegt wird. Da es sich hierbei jedoch um andere Zahnräder handelt, ist dieser Vorgang hier gestrichelt dargestellt.

Zum Zeitpunkt 11 beginnt das Einlegen des ersten Ganges, Hierfür wird die Fahrkuppiung in ihre Zahn-auf-Zahn-Lösestellung ZAZL gebracht und die Erkennungseinrichtung beginnt mit der überwachung, ob der Zielgang innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne eingelegt wird. Gleichzeitig wird die Getriebebremse schließend betätigt, um das sich aufbauende, vom Antriebsmotor über die Fahrkupplung auf die Antriebswelle des Getriebes wirkende Drehmoment abzustützen. Zum Zeitpunkt t2 ist die Positionierung der Fahrkuppiung abgeschlossen und die in Eingriff zu bringenden Zahnräder bzw. Koppeimittei befinden sich in einer Zahn-auf-Zahn-Steilung ZaZ.

Nachdem die Erkennungseinrichtung eine gewisse Zeit gewartet hat, ob sich die Zahn-auf-Zahπ-Stellung ZaZ von alieine auflöst, wird zum Zeitpunkt t3 die Getriebebremse geöffnet, woraufhin sich die Antriebswelle des Getriebes aufgrund des anliegenden geringen Drehmomentes der Fahrkupplung zu dre-

hen beginnt, weiches kurz vor dem Zeitpunkt t4 zum Lösen der Zahn-auf-Zahn- Steliung ZaZ führt. Dies wird von der Erkennungseinrichtung erkannt, die daraufhin zum Zeitpunkt t4 ein öffnen der Fahrkupplung veranlasst und gleichzeitig für die kurze Zeit bis zur vollständigen öffnung der Fahrkupplung die Getriebebremse erneut einschaltet (Schaltstellung = 1 ), um die Antriebswelle des Getriebes wieder bis zum Stillstand abzubremsen. Sobald die Fahrkupplung vollständig geöffnet und die Antriebswelle des Getriebes bis zum Stillstand abgebremst ist (n_Ge = 0), wird die Getriebebremse wieder gelöst. Der erste Gang ist nun eingelegt (GE) und kann durch ein Schließen der Fahrkupplung sowie ein gleichzeitiges Ansteuern des Verbrennungsmotors jederzeit genutzt werden.

Bezugszeichen

GE Gang eingelegt

N Ge Drehzahl der Getriebeeingangsweüe t Zeit

ZaZ Zahn-auf-Zahn-Steilung

ZAZL Zahn-auf-Zahn-Lösestellung