CN112135990A - 用于操作动力传动系的方法和控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于操作动力传动系的方法，该动力传动系具有驱动组件、组合式变速器以及输出装置，其中驱动组件能够藉由离合器联接至输入轴，其中组合式变速器包括至少一个主组、拼合组和/或速比改变组。为了实施从实际挡位到目标挡位的换挡，针对换挡计算驱动组件的目标挡位和目标转速。在触发换挡之后，首先执行负载减小，然后使得组合式变速器的组断联以将组合式变速器转换至空挡，对组合式变速器的组进行同步，并且接通经同步的组以脱离空挡，并且然后执行负载增大。在计算目标挡位和目标转速之后、在还无法完全实施换挡的时间点就触发换挡。在触发换挡之后并且在负载减小之后并且在组合式变速器转换至空挡之后，在驱动组件上设定目标转速。组合式变速器保持在空挡并且在驱动组件上保持设定目标转速，直至由于输出装置上的转速变化对组合式变速器的要同步的组进行了同步，其中紧接在变速器输出侧进行所述同步之后，接通经同步的组，并且脱离空挡。

Description

用于操作动力传动系的方法和控制装置
技术领域
本发明涉及用于操作机动车辆的动力传动系的一种方法和一种控制装置。
背景技术
从现有技术中已知机动车辆的动力传动系，这些动力传动系具有组合式变速器作为变速器。组合式变速器具有主组、在动力传动技术上连接在主组上游的拼合组(Splitgruppe)、和/或在动力传动技术上连接在主组下游的速比改变组(Bereichsgruppe)。主组还被称为主变速器。典型地，可以以同步式的方式执行在拼合组和速比改变组中的换挡过程。典型地，可以以非同步式的方式执行在主组中的换挡过程。
从DE 10 2007 007 257 A1已知一种用于操作具有组合式变速器的动力传动系的方法。从这一现有技术已知，在组合式变速器的换挡过程中，将电动机器用作同步装置、同步辅助装置或换挡辅助装置。
从EP 2 304 275 B1已知一种用于在商用车辆的自动变速器中执行换挡的方法。从这一现有技术已知，用于换挡过程的变速器控制器一方面确定理论挡位，并且另一方面根据某些参数来确定相关的目标转速，其中在达到所确定的换挡转速时执行换挡过程。换挡转速被确定成使得可以完全实施换挡，即在触发换挡之后能够进行换挡。
由于根据现有技术也只有当换挡能够进行时才会触发换挡，因此在触发换挡前必须针对组合式变速器的要换挡的组进行同步。
在从现有技术已知的方法中，藉由驱动组件、连接在驱动组件与变速器输入轴之间的离合器、或尤其作用于变速器输入轴的变速器制动器进行同步。这导致通常无法达到驱动组件原本的目标转速。
存在如下需求，提出一种用于操作具有组合式变速器的动力传动系的方法，其中在实施换挡时，在变速器输入侧可靠地实现驱动组件的目标转速。
发明内容
由此出发，本发明的基本目的在于，提出一种用于操作机动车辆的动力传动系的新型方法和一种用于执行该方法的控制装置。
这个目的通过根据专利权利要求1所述的用于操作动力传动系的方法来实现。
根据本发明，在计算所述目标挡位和所述目标转速之后、在还无法完全实施换挡的时间点就触发换挡。根据本发明，在触发换挡之后并且在负载减小之后并且在所述组合式变速器转换至空挡之后，在所述驱动组件上设定计算出的目标转速。根据本发明，所述组合式变速器保持在空挡并且在所述驱动组件上保持设定计算出的所述目标转速，直至由于所述输出装置上的转速变化对所述组合式变速器的要同步的组进行了同步，其中紧接在变速器输出侧进行所述同步之后，接通经同步的所述组，并且所述组合式变速器脱离空挡。
通过本发明提出，尽可能早于原本还无法完全实施换挡的时间点就触发换挡。
在触发换挡之后，强制地减小负载并且将组合式变速器转换至空挡、使驱动组件达到计算出的目标转速。组合式变速器和驱动组件停留在这种状态下，直至由于输出装置转速变化而实际上对组合式变速器的要同步的组进行了同步，其中接着接通经同步的组，并且相应地组合式变速器脱离空挡。相应地，在组合式变速器的空挡阶段，驱动组件的转速保持在期望的目标转速，直至由于车辆动态(即车辆速度的变化)实现了对组合式变速器的要换挡的组的同步并且可以脱离空挡。由此可以安全并且可靠地达到目标转速。
根据本发明的一个有利的改进方案，所述组合式变速器保持在空挡并且在所述驱动组件上保持设定计算出的所述目标转速，直至在限定的时间跨度内由于所述输出装置上的转速变化对所述组合式变速器的要同步的组进行了同步，其中当在所限定的时间跨度内并未在变速器输出侧进行同步时，则选择新的目标挡位，并且/或者为了进行同步而对所述驱动组件的转速进行适配。如果在输出侧的同步没有成功，那么要么可以挂入其他的理论挡位，要么可以通过在变速器输入端的驱动组件侧进行同步来完成被触发的挡位变换。
优选地，与在所述驱动组件上设定所述目标转速同时地，在所述组合式变速器处于空挡期间，对所述组合式变速器中的另一个组进行换挡并且/或者在所述主变速器中将换挡轨迹件转换至目标位置。在组合式变速器处于空挡期间，对变速器的要换挡来实施挡位变换的其他组进行换挡并且/或者在主变速器上将换挡轨迹件转换至目标位置。相应地，在空挡期间，使组合式变速器准备就绪，使得通过使组合式变速器的要同步的组被接合可以快速脱离空挡。
根据一个有利的改进方案，当所述目标挡位的传动比乘以所述输出装置上的转速达到跨计算出的目标转速的转速窗时，接通所述组合式变速器的通过在所述变速器输出侧进行同步而同步了的组以脱离空挡。优选地，所述转速窗是由相对于所述驱动组件的目标转速的正偏移和负偏移来限定的，其中取决于在牵引操作或滑行操作中在所述组合式变速器中执行升挡还是降挡，来确定所述正偏移和/或所述负偏移。在达到变速器输入轴的理论转速(该理论转速与目标挡位的传动比乘以输出装置上的转速相对应)的限定的转速窗时，通过使组合式变速器的经同步的组被接合，变速器可以可靠地脱离空挡。通过选择对应的偏移，可以最佳地协调换挡，尤其避免或者解除在变速器的组的要接合的换挡元件上、尤其在主组的换挡元件上的齿对齿状态。
根据一个有利的改进方案，当所述组合式变速器处于空挡并且在所述驱动组件上设定了计算出的目标转速时，藉由其将所述驱动组件联接至所述组合式变速器的输入轴的所述离合器接合成使得所述输入轴的转速与所述驱动组件的转速相对应。当接通所述组合式变速器的经同步的所述组时，优选地藉由其将所述驱动组件联接至所述组合式变速器的输入轴的所述离合器脱离接合。当在对组合式变速器的经同步的组进行换挡期间使离合器脱离接合时，可以提高实施换挡时的舒适性。
根据本发明的用于操作机动车辆的动力传动系的控制装置在权利要求8中限定。
附图说明
优选的改进方案自从属权利要求和以下说明中得出。借助附图详细地阐述本发明的实施例，而不对此进行限制。在附图中：
图1示出机动车辆的具有组合式变速器的动力传动系的示例性简图；并且
图2示出用于展示本发明的时间图。
具体实施方式
本发明涉及一种用于操作机动车辆的动力传动系的方法以及一种用于执行该方法的控制装置。
图1示出机动车辆的动力传动系的简图，该动力传动系具有驱动组件1、组合式变速器2以及输出装置3。此外，图1示出用于操作组合式变速器2的控制装置4。驱动组件1可以藉由分离离合器5(该分离离合器还被称为起步离合器)联接至组合式变速器2的输入轴6。输出装置3联接至组合式变速器2的输出轴8。
在所示出的实施例中，组合式变速器2包括主组9、在动力传动技术上连接在主组9上游的拼合组10、以及在动力传动技术上连接在主组9下游的速比改变组11。除了主组9之外，组合式变速器2还可以仅具有拼合组10或速比改变组11。
在所示出的实施例中，组合式变速器2的主组9被实施为呈中间轴结构方式的直接换挡变速器并且具有两个中间轴21、22。在所示出的实施例中，主组9被设计为具有用于向前行驶的三个传动级G1、G2和G3以及用于向后行驶的一个传动级R。传动级G1、G2和R的空转齿轮各自可旋转地支承在主轴7上，并且可以藉由所指配的、被设计为爪式离合器的换挡元件15、16、18和19进行换挡。
所指配的固定齿轮防旋转地布置在中间轴21、22上。两个换挡元件15、16和两个换挡元件18、19各自形成换挡装置17或20。主组9可以非同步式地进行换挡。
在所示出的实施例中，组合式变速器2的拼合组10被设计为两级的，并且同样是以中间轴结构方式实施的，其中拼合组10的两个传动级K1和K2构成主组9的可切换的两个输入常量。两个传动级K1、K2具有较小的传动比差。
第一传动级K1的空转齿轮可旋转地支承在输入轴6上。第二传动级K2的空转齿轮可旋转地支承在主轴7上。拼合组10的两个传动级K1、K2的固定齿轮各自与主组9的在输入侧延长的中间轴21、22防旋转地布置。拼合组10的同步式设计的换挡元件12、13(所谓的同步式换挡元件)被组合成共用的换挡装置14。
组合式变速器2的布置在主组9下游的、任选的速比改变组11同样被设计为两级的，然而被设计为行星齿轮变速器24。太阳齿轮25与主组9的在输出侧延长的主轴7防旋转地连接。行星架27与组合式变速器2的输出轴8防旋转地联接。环齿轮26与具有两个同步式换挡离合器的换挡装置23相连接，通过这种换挡离合器，速比改变组11能够交替地通过将环齿轮26与固定的壳体部分相连接而被换挡至慢速级L、和能够通过将环齿轮26与行星架27相连接而被换挡至快速级S。速比改变组11可以同步式地进行换挡。
现在，本发明涉及一种用于操作组合式变速器2的动力传动系的方法，即用于实施从组合式变速器2的实际挡位到目标挡位的换挡的方法。
现在，为了在组合式变速器2中实施换挡，即为了从组合式变速器2的实际挡位换挡到目标挡位，针对要实施的换挡首先在控制侧计算目标挡位和驱动组件的与目标挡位适配的目标转速。在此，典型地取决于驾驶员期望并且取决于车辆动态来计算目标挡位，其中关于计算要实施的换挡的目标挡位的细节对在此提及的本领域技术人员是常规的。同样，计算要实施的换挡的、驱动组件1的目标转速对本领域技术人员是常规的。
根据本发明提出，在计算目标挡位和目标转速之后，在原本还无法完全实施换挡(即在变速器输入侧可能并未达到驱动组件的目标转速)的时间点就触发要实施的换挡。相比于从现有技术已知的方法，相应提早地、在控制侧上触发要实施的换挡。在触发换挡之后，首先藉由驱动组件1和/或离合器5来减小负载，接着通过使得组合式变速器2的组断联来将组合式变速器2转换至空挡。
使得组合式变速器2的组断联还可以被称为解除接合或者断开组合式变速器2的组。
在减小负载之后并且在组合式变速器2转换至空挡之后，一直保持组合式变速器2的这种状态，即组合式变速器保持在空挡，并且在驱动组件1上保持设定计算出的且所设定的目标转速，直至由于输出装置3上的转速变化而对组合式变速器的要同步的组进行了同步，其中现在，紧接在变速器输出侧进行所述同步之后，接通经同步的所述组，并且所述组合式变速器脱离空挡。
接通组合式变速器2的经同步的组还可以被称为接入或者接合组合式变速器2的组。
相应地，在本发明的意义上，在组合式变速器2处于空挡时在驱动组件1上设定并且保持期望的目标转速，尤其直至车辆的动态可以实现使组合式变速器2的要同步的组被接合。对组合式变速器2的要同步的组进行同步通过车辆速度的被动变化来实现，例如在上坡行驶或者下坡行驶时，即由于变速器输出装置8上的转速变化，并且不像在实践中常见的那样，通过操控离合器5或者通过操控未示出的变速器制动器来改变驱动组件1上的转速。
在负载减小、组合式变速器转换至空挡、并且在驱动组件1上设定目标转速之后，操控离合器5使其传递力矩，使得组合式变速器2的输入轴6的转速与驱动组件1的目标转速相对应。在挂入挡位或者在接入组合式变速器2的经同步的组时，离合器5要么可以保持在其接合位置，要么可以优选脱离接合以提高舒适性。
本发明的其他细节将在下文中参照图2进行描述，其中在图2中示出了在时间t上的多条时间曲线28、29、30和32。在图2中以曲线28示出了驱动组件1的转速的曲线。曲线29展示在组合式变速器2的输入轴6上的转速的曲线。曲线30展示在输出装置3上或者在组合式变速器2的输出轴8上的转速的曲线。转速曲线32展示组合式变速器2的输入轴6的理论转速的时间曲线，该理论转速对应于输出装置3的转速与要实施的换挡的目标挡位的传动比的乘积。此外示出了转速窗31，该转速窗由上极限值31a和下极限值31b限定。
在时间点t1存在换挡请求，在时间点t1相应地计算目标挡位以及驱动组件1的与目标挡位适配的目标转速。此外，在图2中直接在时间点t1触发要实施的换挡，其中为此，如已经实施的，执行负载减小并且使组合式变速器2转换至空挡。在时间点t1，变速器输入轴6的理论转速向上跳跃，原因在于在时间点t1传动比变成要实施的换挡的新的目标挡位。
在图2中示出了在上坡行驶时要实施的降挡的曲线。
在时间点t1或者紧接着时间点t1之后，组合式变速器2处于空挡。此外，在时间点t1，根据曲线28，驱动组件1的转速与目标转速相对应。从时间点t1开始，变速器2随后保持在这一状态，组合式变速器2相应地停留在空挡。驱动组件1保持在目标转速28，其中离合器5处于接合，直到组合式变速器2的变速器输入轴6的转速与驱动组件1的目标转速相对应。
现在，在空挡时，根据曲线30，由于机动车辆的上坡行驶，输出装置3的输出装置转速或组合式变速器2的输出轴8的转速发生改变。此外，在此，组合式变速器2的输入轴6的理论转速减小，该理论转速对应于输出装置3上的转速与目标挡位的传动比的乘积。当组合式变速器2的输入轴6的这个理论转速达到跨越驱动组件1的目标转速28的转速窗31时、尤其在图2中与上极限值31a相交(这在图2中在时间点t2是这种情况)时，接通或者挂入或接合组合式变速器2的现在同步了的组，以脱离空挡。
在时间点t2之前、尤其在时间点t1与t2之间(在此期间组合式变速器2处于空挡并且在此期间驱动组件1的转速被设定成要实施的挡位变换的目标转速)，可以在组合式变速器2中使其他组为挡位变换准备就绪，因此可以实现在需要时切换拼合组或速比改变组并且/或者在主变速器中将换挡轨迹件(Schaltgasse)转换至要实施的换挡变换的目标位置。
当在时间点t2变速器仍处于空挡并且组合式变速器2的输入轴6的理论转速到达转速窗31时，可以直接通过切换或者使组合式变速器2的现在同步了的组接合来脱离空挡，从而使得随后可以在最短时间内在实现驱动组件1的目标转速的情况下挂入目标挡位。
最晚直至时间点t3(在该时间点，组合式变速器2的输入轴6的理论转速将会再次离开转速窗31)，组合式变速器2中的换挡结束。
当(如已经参照图2描述地)组合式变速器2的输入轴6的理论转速(该理论转速对应于输出装置转速与目标挡位的传动比的乘积)到达转速窗31时，脱离空挡。在此，转速窗31是围绕驱动组件1的目标转速28布置的，尤其是上极限值31a具有正偏移，并且是下极限值31b具有负偏移。在此，正偏移和负偏移可以在数值上一样大，然而它们也可以在数值上彼此相异。尤其提出，转速窗31由正偏移和负偏移限定，其中取决于在牵引操作或滑行操作中在所述组合式变速器中执行升挡还是降挡，来确定所述正偏移和所述负偏移。在此，在控制器4中这些偏移是针对升挡、降挡、牵引操作和滑行操作被存储的。
通过选择偏移，还可以避免或者解除要被接合的、形状配合的换挡元件的齿对齿位置。由于车辆动态和将驱动组件1的转速保持在理论转速，在要被接合的换挡元件上形成交叉的转速比，由此要么可以避免齿对齿位置、要么可以在输出侧解除齿对齿位置。
如已经实施的，图2展示在上坡行驶时实施降挡时形成的曲线。本发明不限于这一应用情形。而是，当在下坡行驶时须实施升挡时，也可以使用本发明。于是，在这种情况下，曲线32不是下降，而是上升，输出装置转速的曲线30也是这样的。
本发明还涉及一种用于执行该方法的控制装置4。控制装置在控制侧实施该方法。在计算目标挡位之后并且在计算目标转速之后，控制装置4在早于原本还无法完全实施换挡(即在变速器输入侧可能尚未达到驱动组件1的目标转速)的时间点就触发换挡。接着在触发换挡之后，控制装置实施负载减小并且使组合式变速器转换至空挡，此外该组合式变速器还在驱动组件1上设定计算出的目标转速。控制装置4使组合式变速器保持在空挡并且在驱动组件1上保持计算出的目标转速，直至由于输出装置3上的转速变化对组合式变速器2的要同步的组进行了同步，其中随后控制装置紧接在变速器输出侧进行这种同步之后接通或者接合组合式变速器2的经同步的组，使得随后组合式变速器脱离空挡。
附图标记清单
1 驱动组件
2 组合式变速器
3 输出装置
4 控制装置
5 分离离合器
6 输入轴
7 主轴
8 输出轴
9 主组
10 拼合组
11 速比改变组
12 同步式换挡元件
13 同步式换挡元件
14 换挡装置
15 换挡元件
16 换挡元件
17 换挡装置
18 换挡元件
19 换挡元件
20 换挡装置
21 中间轴
22 中间轴
23 换挡装置
24 行星齿轮变速器
25 太阳齿轮
26 环齿轮
27 行星架
28 曲线/驱动组件的转速
29 曲线/变速器输入轴的转速
30 曲线/输出装置的转速
31 转速窗
31a 转速窗的上极限值
31b 转速窗的下极限值
32 曲线/变速器输入轴的理论转速

Claims (9)

1.一种用于操作机动车辆的动力传动系的方法，所述动力传动系具有驱动组件(1)、组合式变速器(2)以及输出装置(3)，
其中所述驱动组件(1)能够藉由离合器(5)联接至所述组合式变速器(2)的输入轴(6)，
其中所述组合式变速器(2)包括至少一个主组(9)、在动力传动技术上连接在所述主组(9)上游的拼合组(10)、和/或在动力传动技术上连接在所述主组(9)下游的速比改变组(11)，
其中为了实施从所述组合式变速器(2)的实际挡位到目标挡位的换挡，针对要实施的换挡计算所述驱动组件(1)的目标挡位和目标转速，
其中在触发换挡之后，首先执行负载减小，接着使得所述组合式变速器(2)的组断联以将所述组合式变速器(2)转换至空挡，接着对所述组合式变速器(2)的组进行同步，并且接通经同步的组以脱离空挡，并且接着执行负载增大，
其特征在于，
在计算所述目标挡位和所述目标转速之后、在还无法完全实施换挡的时间点就触发换挡，
在触发换挡之后并且在负载减小之后并且在所述组合式变速器转换至空挡之后，在所述驱动组件(1)上设定计算出的目标转速，
所述组合式变速器(2)保持在空挡并且在所述驱动组件(1)上保持设定计算出的所述目标转速，直至由于所述输出装置(3)上的转速变化对所述组合式变速器(2)的要同步的组进行了同步，其中紧接在变速器输出侧进行所述同步之后，接通经同步的所述组，并且所述组合式变速器(2)脱离空挡。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组合式变速器(2)保持在空挡并且在所述驱动组件(1)上保持设定计算出的所述目标转速，直至在限定的时间跨度内由于所述输出装置(3)上的转速变化对所述组合式变速器(2)的要同步的组进行了同步，其中当在所限定的时间跨度内并未在变速器输出侧进行同步时，则选择新的目标挡位，并且/或者为了进行同步而对所述驱动组件(1)的转速进行适配。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，与在所述驱动组件(1)上设定所述目标转速同时地，在所述组合式变速器处于空挡期间，对所述组合式变速器的另一个组进行换挡并且/或者在主变速器中将换挡轨迹件转换至目标位置。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，当所述目标挡位的传动比乘以所述输出装置(3)上的转速达到跨计算出的目标转速的转速窗时，接通所述组合式变速器(2)的通过在所述变速器输出侧进行同步而同步了的组以脱离空挡。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述转速窗是由相对于所述驱动组件的目标转速的正偏移和负偏移来限定的，其中取决于在牵引操作或滑行操作中在所述组合式变速器(2)中执行升挡还是降挡，来确定所述正偏移和/或所述负偏移。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，当所述组合式变速器(2)处于空挡并且在所述驱动组件(1)上设定了计算出的目标转速时，藉由其将所述驱动组件(1)联接至所述组合式变速器(2)的输入轴(6)的所述离合器(5)接合成使得所述输入轴(6)的转速与所述驱动组件(1)的转速相对应。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，当接通所述组合式变速器(2)的经同步的所述组时，藉由其将所述驱动组件(1)联接至所述组合式变速器(2)的输入轴(6)的所述离合器(5)脱离接合。
8.一种用于操作机动车辆的动力传动系的控制装置(4)，所述动力传动系具有驱动组件(1)、组合式变速器(2)以及输出装置(3)，其中所述驱动组件(1)能够藉由离合器(5)联接至所述组合式变速器(2)的输入轴(6)，并且其中所述组合式变速器(2)包括至少一个主组(9)、在动力传动技术上连接在所述主组(9)上游的拼合组(10)、和/或在动力传动技术上连接在所述主组(9)下游的速比改变组(11)，
为了实施从所述组合式变速器(2)的实际挡位到目标挡位的换挡，所述控制装置(4)针对要实施的换挡计算所述驱动组件(1)的目标挡位和目标转速，并且在触发换挡之后，首先执行负载减小，接着使得所述组合式变速器的组断联以将所述组合式变速器转换至空挡，接着对所述组合式变速器的组进行同步，并且接通经同步的组以脱离空挡，并且接着执行负载增大，
其特征在于，
在计算所述目标挡位和所述目标转速之后、在还无法完全实施换挡的时间点，所述控制装置(4)就触发换挡，
在触发换挡之后并且在负载减小之后并且在所述组合式变速器(2)转换至空挡之后，所述控制装置(4)在所述驱动组件(1)上设定计算出的目标转速，
所述控制装置(4)使所述组合式变速器(2)保持在空挡并且在所述驱动组件(1)上保持设定计算出的所述目标转速，直至由于所述输出装置(3)上的转速变化对所述组合式变速器(2)的要同步的组进行了同步，其中紧接在变速器输出侧进行所述同步之后，接通经同步的所述组，并且所述组合式变速器(2)脱离空挡。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置被配置成用于实施根据权利要求1至7之一的方法。
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