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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Schaltungen in einem Automatgetriebe, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren, durch dessen Durchführung in Sonderfällen bzw. bei besonderen Fahrfunktionen Schaltungen ermöglicht werden, die größere Übersetzungsänderungen zulassen, als die im Normalprogramm vorgesehenen.
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Bei Automatikgetrieben werden in der Regel Gänge sequentiell ohne Kraftflussunterbrechung über Einfach- oder Mehrfachschaltungen geschaltet. Durch dieses sequentielle Schalten kommt es jedoch teilweise bei sehr steilen Bremsgradienten dazu, dass durch diese Vorgehensweise Gänge noch im Stand geschalten werden müssen.
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Die immer steigenden Anforderungen an die Funktionalität der Automatgetriebe durch die Forderung nach mehr Spontaneität, die immer größer werdende Anzahl der zu schaltenden Gänge, die verbrauchsoptimierte Auslegung der Automatgetriebe mit größeren Fahranteilen in den hohen Gängen sowie die große Anzahl der auszuführenden Rückschaltungen beim Abbremsen des Fahrzeugs bis zum Stillstand führen dazu, dass Gänge eines Automatgetriebes immer schneller und häufiger hintereinander geschaltet werden sollen.
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Um eine Gangschaltung durchzuführen, muss das zu schaltende Schaltelement zuerst für die Momentenübemahme vorbereitet, d.h. befüllt werden. Ebenso können auch vorbereitende Maßnahmen an dem abschaltenden Schaltelement getroffen werden.
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Beispielsweise ist aus der
DE 100 35 479 A1 der Anmelderin ein Verfahren zur Verbesserung der Schaltgeschwindigkeit von Automatgetrieben bekannt, bei jeder Schaltung das für die nächste Schaltung in gleicher Richtung benötigte zu schaltende bzw. abzuschaltende Schaltelement während der Schaltung vorzubereiten, d.h. zu befüllen, bzw. auf Schaltdruck abzusenken. Dadurch wird bei Erreichen der Synchrondrehzahl die sofortige Durchführung der nächsten Schaltung ermöglicht. Der Zeitpunkt des Übergangs von der Vorbereitungs- zur Schaltphase wird über entsprechende Applikationsparameter bestimmt.
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Üblicherweise wird der vorbereitende Befüllvorgang eines Schaltelements in eine Schnellfüllphase und eine Füllausgleichsphase aufgeteilt: Im Rahmen der Schnellfüllphase wird das Schaltelement mit Öl befüllt, wohingegen in der Füllausgleichsphase der Kolben mit geringer Last angelegt wird.
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Bei maximalen Spontaneitätsanforderungen kommt es zur Begrenzung des maximal möglichen Drehzahlgradienten durch die benötigte Zeit für die sequentielle Abarbeitung der Gänge. Dabei wird die hierfür benötigte Zeit hauptsächlich durch die Dauer des Befüllvorgangs für das jeweils das Drehmoment übernehmende Schaltelement bestimmt.
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Aus Diagnosezwecken heraus ist es zudem teilweise notwendig, in Gänge zu schalten, die mit den aktuell vorhandenen Einfach- oder auch Mehrfachschaltungen aus Gründen der Getriebemechanik bzw. der hydraulischen Ansteuerung nicht in einem Schritt zu erreichen sind. Aus diesem Grunde muss in einer derartigen Situation in einen Zwischengang geschaltet werden, der nicht zwangsläufig zu einem sichereren Fahrzeugzustand bzw. zu einer verbesserten Fahrzeugverfügbarkeit führt wie der Ausgangsgang; der zu schaltende Gang wird erst nach einer weiteren Schaltung erreicht. Im Zwischengang ist in nachteiliger Weise wieder die Gefahr vorhanden, dass sich durch einen vorhandenen Fehler neue unzulässige Getriebereaktionen ergeben.
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Dieser Nachteil gewinnt angesichts der steigenden Anzahl der Gänge, der Mehrfachverwendung von Schaltelementen für mehrere Gänge, der steigenden Spontaneitätsanforderungen, der steigenden Anforderungen an Diagnosereaktionen und der zunehmenden Anzahl von Ersatzprogrammen an Bedeutung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Durchführung von Schaltungen in einem Automatgetriebe anzugeben, durch dessen Durchführung in Sonderfällen bzw. bei besonderen Fahrfunktionen Schaltungen ermöglicht werden, die größere Übersetzungsänderungen zulassen, als die im Normalprogramm vorgesehenen.
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Dadurch soll insbesondere ermöglicht werden, dass die aus Diagnosesicht notwendigen Schaltungen ohne das Schalten eines Zwischengangs ausgeführt werden können. Zudem sollen Schaltungen im Stand weitgehend vermieden werden. Das erfindungsgemäße Verfahren soll zudem bei maximalen Drehzahlgradienten bei maximalen Anforderungen an Spontaneität und Sportlichkeit die benötigte Schaltzeit verkürzen und somit die Spontaneität erhöhen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Varianten gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Demnach wird vorgeschlagen, bei Erkennung eines Zielgangwunsches, der eine größere Anzahl zu schaltender Gänge vorgibt, als durch die vorhandenen schaltbaren Einfach- oder Mehrfachschaltungen realisierbar sind, den Kraftfluss zu unterbrechen und den Schaltvorgang über das kurzzeitige elektrische Herstellen der Neutralstellung des Getriebes auszuführen.
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Hierbei wird aus dem aktuellen Istgang ein Gangauslegen ausgeführt und anschließend ein Gangeinlegen für den vorbestimmten Zielgang ausgeführt. Durch diese Vorgehensweise wird für diese Schaltungen nur die Durchführung einer Schaltung notwendig, was in der Befüllung nur der daran beteiligten Schaltelemente resultiert.
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Durch die erfindungsgemäße Konzeption ist es möglich, bei notwendigen Schaltungen aus Diagnoseanforderungen, die aufgrund aufgetretener Fehler vorhanden sind, immer in den für diese Situation richtigen Gang zu schalten, der die besten Möglichkeiten an Fahrer- bzw. Fahrzeugsicherheit sowie Fahrzeugverfügbarkeit bietet.
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Zur Herstellung einer niedrigeren Übersetzungsstufe können erfindungsgemäß die Einlegegrenzen für die jeweilige Übersetzungsstufe berücksichtigt werden, wobei abhängig von der entsprechenden Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Abtriebsdrehzahl des Getriebes so lange die Neutralstellung des Getriebes beibehalten wird, bis das Einlegen der gewünschten niedrigeren Übersetzungsstufe ohne die Gefahr von Überdrehzahlen für den Motor und das Getriebe möglich ist.
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Beim Auftreten entsprechender Bremsgradienten, d.h. wenn der Gradient der Abtriebsdrehzahl kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist, können gemäß der Erfindung Gangstufen übersprungen werden und dann entsprechend dem Zeitpunkt des Lösens des Bremspedals der in Abhängigkeit von der Abtriebsdrehzahl, Motordrehzahl und/oder Fahrstrategie richtige Gang angewählt und geschaltet werden; dadurch kann beispielsweise bis zum Stillstand des Fahrzeugs nur eine Schaltung durchgeführt werden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird bei Anforderungen an maximale Drehzahlgradienten dem Motor durch die Kraftflussunterbrechung ein freies Hochlaufen ermöglicht, wobei gleichzeitig der entsprechend gewählte Gang durch die Befüllung der benötigten Schaltelemente vorbereitet wird und bei Erreichung der Synchrondrehzahl zugeschaltet wird. Auf diese Weise wird ein maximaler Motordrehzahlgradient bei sehr kurzen Schaltzeiten ermöglicht.
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Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, das Verfahren durch Eingriffe der Motorsteuerung in Abhängigkeit von Drehzahl- und/ oder Momentenvorgaben zu optimieren. Beispielsweise kann über entsprechende Momentenbeeinflussungen während der Neutralphase bei Auslösung dieser Phase aus Diagnosegründen oder aus Gründen steiler Bremsgradienten einer ungewollten Drehzahlerhöhung durch die Kraftflussunterbrechung, wenn der Fahrer weiterhin auf dem Gaspedal bleibt, entgegengewirkt werden, wodurch das anschließende Gangeinlegen mit entsprechendem Schaltkomfort realisierbar ist.
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Für die Darstellung der maximalen Drehzahlgradienten und zur Unterstützung der anschließenden Synchronisierung kann erfindungsgemäß über eine entsprechende Vorgabe der Zieldrehzahl mit maximalem Gradienten die Ausführung des Fahrerwunsches unterstützt werden.
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Sollte bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise zur Erreichung des maximalen Drehzahlgradienten sich der Fahrerwunsch dahingehend ändern, dass der Fahrer durch Änderung der Fahrpedalstellung die Anforderung zurücknimmt, wodurch die ursprüngliche Anforderung nach einer maximalen Übersetzungsänderung ebenfalls rückgängig gemacht wird, kann auch jederzeit eine andere passende Übersetzungsstufe eingelegt werden.
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So ist es dann beispielsweise möglich, bei einer angeforderten Übersetzungsänderung vom 6. in den 2. Gang, durch Fahrpedalrücknahme einen anderen Gang als den 2. anzuwählen und z.B. dann, je nach Zeitpunkt der Pedalrücknahme, den 3., 4., 5. oder wieder den ursprünglichen 6. Gang einzulegen.
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Zu Zwecken einer Übersetzungsänderung nach erfindungsgemäßer Vorgehensweise in Kombination mit einem am Automatgetriebe angebautem Untersetzungsgetriebe kann eine Übersetzungsänderung durch Herstellung der Neutralstellung in beiden oder jeweils nur in einem Getriebeteil hergestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet Vorteile hinsichtlich des Aufwandes für die Parameterabstimmung der möglichen Schaltungen. Durch die Vielzahl der auszuführenden Schaltungen, insbesondere bei ansteigenden Gangzahlen, wird der Aufwand in der Getriebeentwicklung erhöht, da für alle Schaltungen entsprechende Abläufe vorgesehen werden müssen und diese Abläufe auch appliziert werden müssen. Dies resultiert in höheren Anforderungen sowohl an die Ressourcen der Getriebeelektronik als auch an den Zeitaufwand, die Schaltabläufe zu applizieren. In vorteilhafter Weise sind die notwendigen Parameter für die Realisierung des Gangeinlegens in die verschiedenen Gänge für die vorhandenen Gangeinlegeabläufe bei verschiedensten Geschwindigkeiten in der Getriebeelektronik vorhanden und auch den Anforderungen an die Schaltqualität dieses Gangeinlegens schon angepasst und somit verwendbar.
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Bei der Durchführung des hier vorgestellten Verfahrens kann bei jeder Schaltung das für die nächste Schaltung in gleicher Richtung benötigte mindestens eine zu schaltende bzw. abzuschaltende Schaltelement vorbereitet bzw. auf Schaltdruck abgesenkt werden, wie aus dem Stand der Technik bekannt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 ein Diagramm, in dem die Verläufe der Drehzahl und der Drücke des abschaltenden Schaltelementes, des zuschaltenden Schaltelementes, des vorbereiteten abschaltenden Schaltelementes und des vorbereiteten zuschaltenden Schaltelementes für eine Schaltung aus dem 2. in den 5. Gang gemäß der Erfindung dargestellt sind;
- 2 ein Diagramm, in dem die Verläufe der Drehzahl und der Drücke des abschaltenden Schaltelementes, des zuschaltenden Schaltelementes, des vorbereiteten abschaltenden Schaltelementes und des vorbereiteten zuschaltenden Schaltelementes für eine Schaltung aus dem 5. in den 2. Gang gemäß der Erfindung dargestellt sind;
- 3 ein Diagramm, in dem die Verläufe der Drehzahl und der Drücke des abschaltenden Schaltelementes, des zuschaltenden Schaltelementes, des vorbereiteten abschaltenden Schaltelementes und des vorbereiteten zuschaltenden Schaltelementes für eine Schaltung bei starkem Abbremsen des Fahrzeugs bei eingelegtem 5. Gang gemäß der Erfindung dargestellt sind;
- 4 ein Diagramm, in dem die Verläufe der Drehzahl und der Drücke des abschaltenden Schaltelementes, des zuschaltenden Schaltelementes, des vorbereiteten abschaltenden Schaltelementes und des vorbereiteten zuschaltenden Schaltelementes für eine Schaltung aus dem 6. in den 2. Gang bei maximaler Sportlichkeitsstufe gemäß der Erfindung dargestellt sind und
- 5 ein Diagramm, in dem die Verläufe der Drehzahl und der Drücke des abschaltenden Schaltelementes, des zuschaltenden Schaltelementes, des vorbereiteten abschaltenden Schaltelementes und des vorbereiteten zuschaltenden Schaltelementes für eine Schaltung, bei der sich während deren Durchführung der Fahrerwunsch ändert, gemäß der Erfindung dargestellt sind.
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In 1 sind die zeitlichen Drehzahl- und Druckverläufe für eine Schaltung aus dem zweiten in den fünften Gang dargestellt. Darin ist der Drehzahlverlauf des Motors durch Kurve A wiedergegeben; nt_syn_2 bezeichnet die Synchrondrehzahl des 2. Ganges, n_ab die Abtriebsdrehzahl, nt_syn_5 die Synchrondrehzahl des 5. Ganges, p_kab den Druckverlauf des abschaltenden Schaltelementes, p_kzu den Druckverlauf des zuschaltenden Schaltelementes, p_vkab den Druckverlauf des vorzubereitenden abschaltenden Schaltelementes und p_vkzu den Druckverlauf des vorzubereitenden zuschaltenden Schaltelementes für eine Schaltung aus dem 2. in den 5. Gang.
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2 zeigt die entsprechenden Drehzahl- und Druckverläufe für eine Schaltung in in Bezug zu 1 umgekehrter Richtung, also vom fünften in den zweiten Gang.
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Bezug nehmend auf 1 erfolgt zum Zeitpunkt t_0 eine Diagnoseanforderung für eine Schaltung aus dem 2. in den 5. Gang. Gemäß der Erfindung wird zum Zeitpunkt t_1 der Kraftfluss unterbrochen und der Schaltvorgang über das in diesem Fall kurzzeitige Herstellen der Neutralstellung des Getriebes zum Zeitpunkt t_2 ausgeführt. Bei dem gezeigten Beispiel ist die Dauer dieser mit C bezeichneten Neutralphase kurz, da ein Schalten in den 5. Gang ohne Gefahr von Überdrehzahlen im Getriebe möglich ist.
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In 2 ist die Situation dargestellt, bei der gemäß der Diagnoseanforderung zum Zeitpunkt t_0 eine Schaltung aus dem 5. in den 2. Gang durchgeführt werden soll. Hierbei werden erfindungsgemäß die Einlegegrenzen für die jeweilige Übersetzungsstufe berücksichtigt, so dass abhängig von der entsprechenden Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Abtriebsdrehzahl n_ab des Getriebes die Neutralstellung des Getriebes so lange beibehalten wird, bis das Einlegen der gewünschten niedrigeren Übersetzungsstufe (hier 2. Gang) ohne die Gefahr von Überdrehzahlen für Motor und Getriebe möglich ist. In 2 ist nt_max die maximal mögliche Motordrehzahl, welche ohne den Übergang über die Neutralstellung überschritten werden würde.
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Wie aus 2 ersichtlich, ist die Neutralphase C, die vom Zeitpunkt t_1 bis zum Zeitpunkt t_2 dauert, im Vergleich zur Dauer der Neutralphase nach 1 lang, da die Schaltung in den 2. Gang erst dann durchgeführt wird, wenn keine Überdrehzahlen auftreten können.
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In 3 ist das erfindungsgemäße Verfahren für den Fall eines steilen Bremsgradienten veranschaulicht Der Drehzahlverlauf des Motors ist durch Kurve A wiedergegeben; nt_syn_i mit i = 1, 2, 3, 4 5 bezeichnet die Synchrondrehzahl des 1, 2., 3., 4. bzw. 5. Ganges, n_ab die Abtriebsdrehzahl, p_kab den Druckverlauf des abschaltenden Schaltelementes, p_kzu den Druckverlauf des zuschaltenden Schaltelementes, p_vkab den Druckverlauf des vorzubereitenden abschaltenden Schaltelementes und p_vkzu den Druckverlauf des vorzubereitenden zuschaltenden Schaltelementes. Beim Auftreten eines steilen Bremsgradienten bei eingelegtem 5. Gang zum Zeitpunkt t_0, der in einem vergleichsweise steilen Abtriebsdrehzahlgradienten B resultiert, werden gemäß der Erfindung Gangstufen übersprungen; entsprechend dem Zeitpunkt des Lösens des Bremspedals wird der in Abhängigkeit von Abtriebsdrehzahl, Motordrehzahl und/oder Fahrstrategie richtige Gang angewählt und durch ein Gangeinlegen geschaltet; bei dem in 3 dargestellten Fall wird zum Zeitpunkt t_1 nach Neutral und zum Zeitpunkt t_2 in den 1. Gang geschaltet, so dass lediglich eine Schaltung benötigt wird.
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Gemäß der Erfindung kann bei Anforderungen an maximale Drehzahlgradienten durch das Schalten nach Neutral dem Motor ein freies Hochlaufen ermöglicht werden, wobei gleichzeitig der entsprechend gewählte Gang durch die Befüllung der benötigten Schaltelemente vorbereitet wird und bei Erreichung der Synchrondrehzahl zugeschaltet wird, so dass in vorteilhafter Weise ein maximaler Motordrehzahlgradient bei sehr kurzen Schaltzeiten ermöglicht wird. Diese Situation wird in 4 anhand einer Schaltung aus dem 6. in den 2. Gang veranschaulicht.
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Zum Zeitpunkt t_0 erfolgt eine Sollganganforderung für eine Schaltung in den 2. Gang, der Druck des abschaltenden Schaltelementes p_kab wird reduziert und es folgt eine kurze Neutralphase zwischen den Zeitpunkten t_1 und t_2. Zum Zeitpunkt t_0 verlässt die Motordrehzahl die Synchrondrehzahl des 6. Ganges und steigt mit maximalem Drehzahlgradienten in freiem Hochlauf, bis die Synchrondrehzahl des 2. Ganges erreicht worden ist, während gleichzeitig der 2. Gang durch die Befüllung der benötigten Schaltelemente p_kzu_2 und p_vkzu_2 vorbereitet wird, so dass die Schaltung so schnell wie möglich erfolgt.
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Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Verlauf des Motordrehzahlgradienten durch eine Motorbeeinflussung mittels einer Moment- und/oder Drehzahlführung der aktuellen Situation angepasst werden kann. Beispielsweise kann zur Darstellung der maximalen Drehzahlgradienten und zur Unterstützung der anschließenden Synchronisierung die Ausführung des Fahrerwunsches über eine entsprechende Vorgabe der Zieldrehzahl mit maximalem Gradienten unterstützt werden.
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Wenn sich vor Erreichung des maximalen Drehzahlgradienten bzw. der maximal möglichen Drehzahl der Fahrerwunsch dahingehend ändert, dass der Fahrer durch Änderung der Fahrpedalstellung die Anforderung zurücknimmt, kann eine andere Übersetzungsstufe als die maximal mögliche eingelegt werden.
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So ist es dann beispielsweise möglich, bei einer angeforderten Übersetzungsänderung vom 6. in den 2. Gang, durch Fahrpedalrücknahme einen anderen Gang als den 2. anzuwählen und z.B. dann den 4. Gang einzulegen. Diese Situation ist in 5 veranschaulicht.
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Hierbei erfolgt zum Zeitpunkt t_0 eine Sollganganforderung für den 2. Gang, so dass gemäß der Erfindung vom Zeitpunkt t_1 bis zum Zeitpunkt t_2 nach Neutral geschaltet wird, während die Motordrehzahl mit einem steilen Drehzahlgradienten steigt (Kurve A) und der 2. Gang durch die Befüllung der benötigten Schaltelemente p_kzu_2 und p_vkzu_2 vorbereitet wird. Zum Zeitpunkt t_4 erfolgt z.B. aufgrund einer Fahrpedalrücknahme eine Sollganganforderung für den 4. Gang, wobei dann die Drehzahl auf die Synchrondrehzahl des 4. Ganges geführt wird und der 4. Gang durch die Befüllung der benötigten Schaltelemente p_kzu_4 und p_vkzu_4 vorbereitet wird und anschließend geschaltet wird.
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Durch die erfindungsgemäße temporäre Unterbrechung des Kraftflusses wird insbesondere bei Rückschaltungen die Spontaneität signifikant erhöht. Des weiteren werden Schaltungen im Stand weitgehend vermieden und der Komfort für den Fahrer erhöht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist natürlich auch dann anwendbar, wenn bei einem Getriebesystem in einem oder allen Gängen mehr als zwei am Kraftschluß beteiligte Schaltelemente vorhanden sind.
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Bezugszeichenliste
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- n_ab
- Abtriebsdrehzahl
- nt_syn_i
- Synchrondrehzahl des Ganges i
- A
- Verlauf der Motordrehzahl
- B
- Abtriebsdrehzahlgradient
- C
- Neutralphase
- p_kzu
- Druckverlauf der zuschaltenden Kupplung
- p_kab
- Druckverlauf der abschaltenden Kupplung
- p_vkzu
- Druckverlauf der vorbereiteten zuschaltenden Kupplung
- p_vkab
- Druckverlauf der vorbereiteten abschaltenden Kupplung
