Es ist allgemein bekannt, dass manuelle und automati- sierte Schaltgetriebe in der Regel über eine Eingangswelle, eine zur Eingangswelle koaxiale Ausgangswelle und eine Vor- gelegewelle verfügen. Der Gangsanzahl entsprechend befinden sich auf den Getriebewellen Zahnradpaare, bei denen jeweils ein auf einer Getriebewelle befestigtes Festrad mit wenigs- tens einem auf einer weiteren Getriebewelle angeordneten Losrad kämmt.

Bei einem Gangschaltvorgang wird in der Regel eines der Losräder mit seiner Getriebewelle über eine formschlüs- sig wirkende Koppelvorrichtung drehfest verbunden, die das gesamte Antriebsmoment überträgt. Um große Antriebsmomente mit einfachen, platzsparenden und leicht zu schaltenden Mitteln übertragen zu können, verwendet man vorzugsweise formschlüssige Kupplungen. Während des Schaltvorgangs wird die Zugkraft des Antriebsmotors jedoch mittels einer geson- derten Schalt-und Anfahrkupplung unterbrochen.

Um solche Getriebe einfach, leicht, stoßfrei, schnell und geräuscharm schalten zu können, müssen die zu schalten- den Teile der Koppelvorrichtungen nahezu die gleiche Dreh- zahl aufweisen, bevor diese ineinander greifen. Hierzu sind Synchronisationsvorrichtungen vorgesehen, die den antriebs-

seitigen Teil des Antriebsstranges zwischen der Schalt-und Anfahrkupplung und der jeweils zu schaltenden Koppelvor- richtung während der Zugkraftunterbrechungsphase auf eine Drehzahl verzögert bzw. beschleunigt, die durch die Fahrge- schwindigkeit und die Getriebeübersetzung des Zielgangs vorgegeben ist. Schaltet man von einem niedrigen Gang in einen höheren Gang, so wird durch diese Synchronisations- vorrichtungen der antriebsseitige Teil des Getriebes verzö- gert, während dieser bei einem Rückschaltvorgang beschleu- nigt wird.

Die üblichen Synchronisationsvorrichtungen verfügen für diese Beschleunigungs-bzw. Abbremsvorgänge über Reib- kupplungen in Form von Reibkegeln. Diese müssen nicht das gesamte Antriebsmoment übertragen, sondern nur die Synchro- nisationsarbeit verrichten, die sich aus dem Trägheitsmo- ment der rotierenden Massen des antriebsseitigen Teils des Getriebes sowie der reibungsbedingten Schleppmomente er- gibt. Sie können daher entsprechend klein dimensioniert sein.

Üblicherweise ist jeder der formschlüssigen Koppelvor- richtungen eine Synchronisationsvorrichtung zugeordnet. Es ist aber auch möglich, dass eine zentrale Synchronisations- vorrichtung die Synchronisationsarbeit für mehrere oder alle formschlüssigen Koppelvorrichtungen übernimmt.

Um den Fahrer eines Fahrzeuges von den mit den Schalt- vorgängen verbundenen mechanischen Schalt-und Kuppelvor- gängen zu entlasten, werden bei automatisierten Schaltge- trieben diese Schalt-und Kuppelvorgänge von hilfskraftbe- tätigbaren Stellvorrichtungen vorgenommen, die von einer Steuerungs-und Regelungsvorrichtung angesteuert werden.

Dazu ermittelt eine solche Steuerungs-und Regelungsvor- richtung aus Fahrzeugsensordaten die auf den jeweiligen Schaltvorgang bezogenen Fahrerwünsche und steuert und re- gelt auf deren Grundlage mittels abgespeicherter Steue- rungs-und Regelungsprogramme die Schaltabläufe in dem Ge- triebe.

Bei solchen automatisierten Schaltgetrieben ist der Synchronisationsvorgang beispielsweise dadurch steuer-und regelbar, dass bei Rückschaltvorgängen die Drehzahl der Getriebeeingangswelle oder der Vorgelegewelle durch Erhöhen der Motordrehzahl angehoben wird, während bei Hochschalt- vorgängen diese antriebsseitigen Wellen des Getriebes abge- bremst werden. Zur Durchführung derartiger Abbremsvorgänge verfügen zentral synchronisierte Getriebe üblicherweise über eine Getriebebremse, die mit der Vorgelegewelle mecha- nisch gekoppelt ist. Derartige Getriebebremsen sind elekt- risch, hydraulisch oder aber auch pneumatisch betätigbar, wobei letztere Betätigungsart häufig bei Nutzfahrzeugge- trieben genutzt wird.

So ist aus der DE 196 52 916 AI ein automatisiertes Schaltgetriebe mit einer hydraulisch oder pneumatisch betä- tigbaren Getriebebremse bekannt, bei dem letztere auf eine Vorgelegewelle einwirken kann. Die Druckmittelsteuerventile der Getriebebremse werden dazu von einem Mikroprozessor in Abhängigkeit von der gewünschten Schaltart und den sonsti- gen Fahrbetriebsbedingungen gesteuert.

Wird beispielsweise ein höherer Gang vorgewählt und muss die Vorgelegewelle zur Synchronisierung abgebremst werden, so wird von dem Mikroprozessor ausgehend von der vorgewählten Übersetzung und von der mittels eines Sensors

erfassten Getriebeausgangsdrehzahl eine Solldrehzahl (Syn- chrondrehzahl) für die Vorgelegewelle berechnet, bei deren Erreichen die mechanische Kopplung des Zielganglosrades mit dieser Welle erfolgen kann.

Wegen des in der Regel nur schwer zu regulierenden Luftdrucks sowie anderer wechselnder Umgebungsbedingungen ist die Bremsleistung der Getriebebremse jedoch starken Schwankungen unterworfen. Um das erforderliche Drehzahl- fenster, also den vorgegebenen maximalen Abstand der Ist- Drehzahl der Getriebeeingangswelle bzw. der von dieser an- getriebenen Vorgelegewelle zu der Solldrehzahl für den kon- kreten Schaltvorgang zu erreichen, wird nach diesem Stand der Technik zusätzlich auch noch der Bremsgradient der Ge- triebebremse ermittelt und von dem Mikroprozessor bei der Steuerung der Getriebebremse berücksichtigt. Dazu werden die Steuerventile in der Weise von dem Mikroprozessor ange- steuert, dass die genannten Sollwertvorgaben und damit die Synchrondrehzahl zum Einrücken der Koppelvorrichtung an dem betroffenen Losrad erreicht wird.

Leider ist die Synchrondrehzahl keine feste Größe für einen Schaltvorgang, sondern u. a. abhängig von der Fahr- bahnneigung, da es während eines Schaltvorgangs bei geöff- neter Anfahr-und Schaltkupplung sowie einer Steigung zu einer negativen Fahrzeugbeschleunigung und damit zu einem Abfall der Getriebeausgangsdrehzahl und bei einer Gefälle- strecke bei nicht betätigter Betriebsbremse des Fahrzeugs zu einer positiven Fahrzeugbeschleunigung kommt. Diese Ein- flüsse wurden bei den Steuerungs-und Regelungsverfahren für Getriebebremsen nach dem Stand der Technik bisher nicht berücksichtigt, so dass deren Arbeitsweise eher unvollkom- men war.

Die Aufgabe an die Erfindung besteht daher darin, die Steuerung und Regelung von Getriebebremsen weiter zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkma- len des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Weiterbildun- gen und Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Demnach betrifft die Erfindung die Steuerung und Rege- lung der Getriebebremse eines als Vorgelegegetriebe ausge- bildeten Automatgetriebes, zu dem eine Getriebeeingangswel- le, wenigstens eine von der Getriebeeingangswelle antreib- bare Vorgelegewelle und eine Getriebeausgangswelle gehört.

Die Getriebeeingangswelle ist über eine Anfahr-und Schalt- kupplung mit der Antriebswelle eines Antriebsmotors ver- bindbar, während die Getriebeausgangswelle über mindestens ein Differentialgetriebe mit zu den Fahrzeugrädern führen- den Antriebswellen antriebstechnisch in Verbindung steht.

Auf der Getriebeeingangswelle, auf der oder den Vorgelege- wellen und/oder auf der Getriebeausgangswelle sind Loszahn- räder drehbar gelagert und Festzahnräder drehfest angeord- net, die zumindest paarbildend in Zahneingriff miteinander stehen. Außerdem verfügt ein solches Getriebe über form- schlüssige Koppelvorrichtungen, mit deren Hilfe die Losrä- der bei der Durchführung eines Gangwechsels in der Regel alternativ zueinander mit deren Getriebewelle drehfest ver- bindbar sind.

Zudem ist ein derartiges Getriebe mit einer Getriebe- bremse ausgestattet und mit einem Steuergerät für zumindest diese Getriebebremse signaltechnisch verbunden. Mit Hilfe der Getriebebremse kann die wenigstens eine Vorgelegewelle

bei einem Hochschaltvorgang derartig abgebremst werden, dass deren Drehzahl zum Einkoppelzeitpunkt der Synchron- drehzahl entspricht oder dieser bis auf einen vorbestimmen Abstand nahe kommt. Dabei wird zur Steuerung und Regelung der Getriebebremse der Bremsgradient der Vorgelege-bzw.

Getriebeeingangswellendrehzahl sowie die Getriebeausgangs- wellendrehzahl berücksichtigt.

Zur Verbesserung eines Getriebehochschaltvorgangs ist nun erfindungsgemäß vorgesehen, dass zusätzlich zu den vor- genannten Größen zur Steuerung und Regelung der Getriebe- bremse der Gradient der Getriebeausgangswellendrehzahl aus- gewertet wird. Durch diese Vorgehensweise wird die Getrie- beausgangswellendrehzahl mit der Übersetzung des Zielganges auf die Drehzahl der Vorgelegewelle bezogen, sowie Umwelt- und/oder Fahrstreckeneinflüsse auf den Schaltvorgang besser als bisher berücksichtigt. Insbesondere während des Schalt- vorgangs auftretende schnelle Änderungen der Getriebeaus- gangswellendrehzahl können so in die Steuerung und Regelung der Getriebebremse mit einbezogen werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsge- mäßen Verfahrens ist zudem vorgesehen, dass aus dem Gra- dient der Getriebeeingangs-bzw. Vorgelegewellendrehzahl und dem Gradient der Getriebeausgangswellendrehzahl ein Summengradient errechnet wird. Dieser Summengradient kann dann zur Berechnung des Abschaltzeitpunktes der Getriebe- bremse bei Erreichen des Synchronzeitpunktes genutzt wer- den. Der Abschaltzeitpunkt kann damit auch bei variierenden Getriebebremsreibwerten und sich verändernden Abtriebsdreh- zahlgradienten für einen sicheren, schnellen und ruckfreien Schaltvorgang bestimmt werden.

Die dem erfindungsgemäßen Steuerungs-und Regelungs- verfahren zugrunde liegenden mathematisch-physikalischen Zusammenhänge sowie die daraus entwickelten Gleichungen lassen sich anhand der einzigen Zeichnung herleiten und erläutern. In dieser Zeichnung sind die Drehzahlverläufe der Soll-Drehzahl soll fund der Ist-Drehzahl nest der Getrie- beeingangswelle bzw. der Vorgelegewelle während eines Rück- schaltvorganges vor und nach dem Erreichen des Synchron- zeitpunktes ts dargestellt. Dabei ist der Synchronzeitpunkt als der Zeitpunkt definiert, in dem sich der Soll-und der Ist-Verlauf der Getriebeeingangs-bzw. Vorgelegewellendreh- zahl in dieser Darstellung schneiden. Da die Getriebeein- gangswelle die Vorgelegewelle des Getriebes in der Regel über eine Festradverzahnung antreibt, sind die Drehzahlen von Getriebeeingangswelle und Vorgelegewelle proportional zueinander, so dass es keinen Unterschied macht, ob die Getriebeeingangswellendrehzahl oder die Vorgelegewellen- drehzahl für die Steuerung und Regelung der Getriebebremse genutzt wird.

Wenngleich es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um das Abbremsen einer Getriebewelle bei einem Hochschaltvor- gang geht, so lassen sich die grundlegenden Zusammenhänge während eines Getriebeschaltvorgangs auch anhand dieser Darstellung gut verständlich machen.

Demnach gilt für die Drehzahldifferenz Ani zwischen der Soll-Drehzahl nSOll und der Ist-Drehzahl nlst Getriebe- eingangs-bzw. Vorgelegewelle zum Zeitpunkt ti sowie für den oben eingeführten Drehzahlsummengradienten

mit tp für eine vorgewählte Abtast-oder Programmzyklus- zeit.

Die Drehzahldifferenz An zwischen der Soll-Drehzahl nsoll und der Ist-Drehzahl nrst Getriebeeingangs-bzw. Vorge- legewelle beträgt demnach in dem Zeitraum I vor dem Syn- chronzeitpunkt Is für eine Rückschaltung Ani>0, während diese für eine Hochschaltung nsoll<nIst##ni<0 ist.

Demnach ergibt sich für den Drehzahlsummengradient ## bei einer Rückschaltung ein Wert von und bei einer Hochschaltung von Für die Drehzahlverhältnisse im Zeitraum II nach dem Synchronzeitpunkt Is gelten dagegen die Gleichungen für eine Rückschaltung, und

für eine Hochschaltung.

Daher hat der Drehzahlsummengradient ## bei einer Rückschaltung im Zeitraum II nach dem Synchronzeitpunkt Is ein Wert von und bei einer Hochschaltung von Der Synchronzeitpunkt Is lässt sich aus dem Quotienten der Drehzahldifferenz Ani zwischen der Soll-Drehzahl nSoll und der Ist-Drehzahl nest Getriebeeingangs-bzw. Vorgelege- welle und dem Drehzahlsummengradient n errechnen, so dass für den Synchronzeitpunkt gilt Eine Umformung auf zeitlich diskrete Schritte i für die Programmierung eines Steuerungs-und Regelungsgerätes ergibt für den Drehzahlsummengradient n

in der tsi für den Zeitraum vom Zeitpunkt ti bis zum Syn- chronzeitpunkt ts steht.

Durch Umformung von Gleichung (Gl. 10) unter Nutzung von Gleichung (Gl. 2) gelangt man zu der Gleichung die sich in die Gleichung für den Drehzahlsummengradient n umwandeln lässt. Darin kann für eine konkrete Programmie- rung eine Programmzykluszeit tp von vorzugsweise 10 ms vor- gesehen sein. In einem solchen Fall ist der Drehzahlsummen- gradient n normiert mit tp = 10 ms, was dem Wert tp= 1 ent- spricht bzw. mit bei einer überlappenden Berechnung bei tp = 20ms zu einem Wert top= 2 führt.

Zudem ergibt sich der Zeitraum tsi vom Zeitpunkt ti bis zum Synchronzeitpunkt ts durch die Gleichung mit k für die Anzahl der Programmzyklen bis zum Erreichen des Synchronzeitpunktes ts.

Die konkreten Ausführungsschritte in einem solchen Steuerungsprogrammablauf folgen dabei vorzugsweise folgen- der Reihenfolge : a. Bilden der Drehzahldifferenz Ani zwischen Soll- und.. Ist-Drehzahl zum Zeitpunkt ti : b. Überlappende Berechnung des Drehzahlsummengra- dienten mit einer Programmzykluszeit tp= 20 ms : b. Zwischenspeicherung der Drehzahldifferenzen für den nächsten Berechnungslauf : d. Errechnen der Zeitspanne bis zum Erreichen des Synchronzeitpunkt ts sowie der dazu notwendigen Programmzyklen : und e. Betätigen der Getriebebremse bis zum Erreichen des Synchronzeitpunktes ts oder eines vorbestimm- ten Abstandes zu diesem Synchronzeitpunkt ts.

Bezugszeichen n Drehzahl soll Solldrehzahl der Vorgelege-bzw. Getriebeeingangswelle während der Schaltung n, st : Istdrehzahl der Vorgelege-bzw. Getriebeeingangswelle während der Schaltung ni Drehzahl zum Zeitpunkt ti Ani Drehzahldifferenz zwischen Soll-und Ist-Drehzahl zum Zeitpunkt ti t zeit ti Zeitpunkt tp Programm-Zykluszeit ts Zeitpunkt, zu dem sich Soll-und Ist-Drehzahl-verlauf schneiden (Synchronzeitpunkt) tsi Zeit vom Zeitpunkt ti bis zum Synchronpunkt ts n : Drehzahlsummengradient