DE10038195B4 - Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Schaltgetriebes - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Schaltgetriebes, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Schaltvorgang in einem mit einer mechanischen Synchronisationsvorrichtung versehenen Zielgang mittels eines steuerbaren Stellantriebes erfolgt, wobei der Beginn und das Ende einer Synchronisierung detektiert wird, wobei während der Synchronisierung die Belastung der Synchronisationsvorrichtung ermittelt wird, und wobei bei Überschreiten einer vordefinierten oberen Belastungsgrenze eine Schutzmaßnahme getroffen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Belastung der Synchronisationsvorrichtung durch die Ermittlung einer Synchronisierleistung erfolgt, wobei die Synchronisierleistung aus den Momentanwerten einer Stellkraft des Stellantriebes und einer Drehzahldifferenz in der Synchronisationsvorrichtung berechnet wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Schaltgetriebes, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Schaltvorgang in einem mit einer mechanischen Synchronisationsvorrichtung versehenen Zielgang mittels eines steuerbaren Stellantriebes erfolgt gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
• Automatisierte Schaltgetriebe der gattungsgemäßen Art haben prinzipiell den gleichen Aufbau wie synchronisierte Handschaltgetriebe. Sie weisen eine Getriebeeingangswelle, eine Getriebeabtriebswelle und mindestens eine Vorgelegewelle auf. Die synchronisierten Gänge bestehen jeweils aus einem Paar ständig in Eingriff befindlicher Gangzahnräder, von denen jeweils eines mit einer der Getriebewellen fest verbunden ist, während das andere auf einer anderen der Getriebewellen drehbar gelagert und mit dieser zur Schaltung des betreffenden Ganges drehfest verbindbar ist. Bei einem Handschaltgetriebe erfolgt die Schaltung der Gänge durch einen Fahrer über eine entsprechende Positionierung eines Schalthebels in einer Schaltkulisse, wobei die entsprechenden Wähl- und Schaltbewegungen über mechanische Umlenk- und Übertragungsbauteile zum Getriebe übertragen und dort zumeist in eine Getriebeschaltwelle eingeleitet werden. Die Getriebeschaltwelle ist durch eine Drehung um ihre Längsachse oder durch eine Axialverschiebung mit einer von mehreren Schaltstangen koppelbar, die jeweils eine mit einer Schaltmuffe in Eingriff befindliche Schaltgabel aufweist. Durch eine Axialverschiebung der betreffenden Schaltstange bzw. der Schaltmuffe in Richtung eines von meistens zwei zugeordneten Gängen wird jeweils über eine vorgeschaltete Synchronisationsvorrichtung ein vorhandener Drehzahlunterschied weitgehend abgebaut und nach erreichtem Synchronlauf die zugeordnete Gangschaltkupplung geschlossen, womit der jeweilige Gang geschaltet ist. Dagegen erfolgt die Schaltung der Gänge bei einem automatisierten Schaltgetriebe über Stellantriebe, die hydraulisch, pneumatisch, elektromagnetisch oder elektromotorisch wirksam ausgebildet sein können, und entweder mit der Schaltwelle oder jeweils unmittelbar mit den Schaltstangen in Verbindung stehen können. Dabei kann der Schaltvorgang sowohl in einem manuellen Schaltmodus von dem Fahrer, z. B. durch Antippen eines Schalthebels in einer entsprechenden Schaltgasse oder durch Betätigung einer Schaltwippe am Lenkrad, als auch in einem Automatikmodus von einem Steuergerät in Abhängigkeit von relevanten Betriebsparametern ausgelöst werden. Die Ansteuerung der Stellantriebe erfolgt in beiden Betriebsarten durch ein Schaltsteuergerät, d. h. es besteht keine mechanische Verbindung zwischen manuellen Eingabemitteln, wie z. B. einem Schalthebel oder einer Schaltwippe, und dem Schaltgetriebe.
• Gegenüber einem Getriebeautomaten, bei dem ein Gangwechsel vollautomatisch durch Koppelung und Bremsung bestimmter Bauteile eines Planetenradsatzes erfolgt, hat ein automatisiertes Schaltgetriebe nahezu den gleichen Schaltkomfort, weist jedoch einen besseren Getriebewirkungsgrad, ein geringeres Bauvolumen, ein geringeres Gewicht, und geringere Herstellungskosten auf. Insbesondere für kleinere und mittelgroße Kraftfahrzeuge stellt ein automatisiertes Schaltgetriebe eine vorteilhafte Alternative zu einem Getriebeautomaten dar und wird daher immer häufiger als Ausstattungsvariante angeboten.
• Nach dem Stand der Technik erfolgt die Steuerung eines Schaltvorganges eines automatisierten Schaltgetriebes im wesentlichen weg- und zeitabhängig. Über einen Positions- oder Wegsensor wird festgestellt, ob sich der dem Zielgang zugeordnete Stellantrieb oder die entsprechende Schaltmuffe in einer Endposition befindet, die dem geschalteten Zielgang entspricht. Wird diese Endposition nicht innerhalb einer vorgegebenen Schaltzeit erreicht, so wird der Schaltvorgang abgebrochen und, je nach Schaltprogramm, wiederholt, unter Umständen auch unter Erhöhung der Stellkraft des Stellantriebes. Dabei kann es zu mechanischen Beschädigungen, insbesondere an Bauteilen der Synchronisationsvorrichtung kommen, ohne dass dies unmittelbar feststellbar ist.
• Aus der EP 0 046 845 A2 ist eine halbautomatische Getriebesteuerung bekannt, die insbesondere für Lastkraftwagen vorgesehen ist, und bei der die Stellung eines Schalthebels von einem Gangwähler abgetastet und einer Auswerteschaltung zugeführt wird. Durch Signals der Auswerteschaltung werden in dem Getriebe die gewünschten Gänge hilfskraftunterstützt eingelegt, sofern sie innerhalb eines optimalen Drehzahlbereiches eines zugeordneten Antriebsmotors liegen. Gänge, die außerhalb des optimalen Drehzahlbereiches liegen, sind mittels einer an dem Schalthebel eingreifenden Sperrvorrichtung sperrbar. Durch die Getriebesteuerung sind zwar Schaltvorgänge in einen Zielgang vermeidbar, die zu einer großen Drehzahldifferenz und somit zu einer hohen Belastung in der betreffenden Synchronisationsvorrichtung führen würden. Nachteilig ist jedoch, dass zur Vermeidung einer Beschädigung der Synchronisationsvorrichtung hohe Sicherheitsreserven vorgehalten werden müssen, d. h. geringere Schaltkräfte, Schaltzeiten und Drehzahldifferenzen als technisch möglich zugelassen werden können. Des weiteren kann durch die Getriebesteuerung ein Zurückschalten in einer Ausnahmesituation, z. B. zur Motorbremsung bei einer Bergabfahrt auf einer steilen Gefällstrecke, unter Umständen verhindert oder zumindest verzögert werden.
• In der DE 195 27 414 A1 wird ein Verfahren zur Überwachung eines Schaltablaufes in einem automatischen Getriebe vorgeschlagen, bei dem mit Beginn des Schaltablaufes ein Ist-Übersetzungsverlauf mit einem Soll-Übersetzungsverlauf als Funktion von Quellgang, Zielgang und der Zeit verglichen wird, und bei dem bei nichttolerierbaren Abweichungen der Schaltvorgang abgebrochen wird. Dieses Verfahren ist zwar prinzipiell in abgewandelter Form auf die Schaltsteuerung eines automatisierten Schaltgetriebes übertragbar, indem der Synchronisierungsverlauf entsprechend überwacht wird. Dies würde jedoch einen hohen Aufwand an Sensorik, Speicher- und Rechenkapazität erfordern. Auch in diesem Fall müssten zur Vermeidung einer Beschädigung der Synchronisationsvorrichtung hohe Sicherheitsreserven vorgehalten werden, d. h. die technischen Möglichkeiten hinsichtlich Schaltschnelligkeit und überbrückbarer Drehzahldifferenz könnten nicht voll ausgeschöpft werden.
• Schließlich ist aus der DE 296 21 791 U1 ein Verfahren zur Überwachung eines Schaltablaufes bei automatischen Getrieben bekannt, bei dem bei einem Schaltvorgang bzw. bei einem Gangwechsel Rutschzeiten der Reibelemente gemessen werden, wobei zu Beginn der Synchronisiervorgänge anliegende Regeldruckwerte und/oder deren Verläufe gemessen werden. Für die Beeinflussung der Rutschzeiten der Reibelemente können insbesondere die Anfangsdruckwerte entsprechend adaptiert werden, wobei bei Überschreiten einer vordefinierten Belastungsgrenze ggf. eine Schutzmaßnahme getroffen wird. Über die hier realisierte Druckmessung, insbesondere der Anfangsdruckwerte bei Beginn einer Synchronisierung kann aber eine Überlastung von Bauteilen der Synchronisationsvorrichtungen noch nicht optimal ermittelt werden.
• Es ergibt sich daher das Problem, ein Verfahren zur Steuerung eines gattungsgemäßen automatisierten Schaltgetriebes bereitzustellen, mit. dem einerseits Überlastungen von Bauteilen der Synchronisationsvorrichtungen und damit deren Beschädigung während des Schaltvorganges vermeidbar sind, andererseits aber auch z. B. verschleißbedingte Fehlfunktionen der Synchronisationsvorrichtungen erkennbar sind.
• Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Der Beginn und das Ende einer Synchronisierung werden detektiert, wobei während der Synchronisierung die Belastung der Synchronisationsvorrichtung ermittelt wird, und wobei bei Überschreiten einer vordefinierten oberen Belastungsgrenze eine Schutzmaßnahme getroffen wird.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 9 angegeben.
• Bei der Steuerung eines Schaltvorganges eines automatisierten Schaltgetriebes in einen Zielgang wird ausgehend von einer Neutralposition der betreffenden Schaltmuffe zunächst mit relativ geringer Stellkraft und großer Verstellgeschwindigkeit ein Leerweg bis zum Anlegen der zugeordneten Synchronisationsvorrichtung im sogenannten Synchronpunkt überbrückt. Im Synchronpunkt erfolgt mit relativ großer Stellkraft und praktisch verschwindender Verstellgeschwindigkeit die Synchronisation des Zielganges, d. h. die in der Synchronisationsvorrichtung anfangs wirksame Drehzahldifferenz wird durch ein Abbremsen (bei einem Hochschaltvorgang) oder durch ein Beschleunigen (bei einem Rückschaltvorgang) des antriebsseitigen Zweiges der Getriebewellen weitgehend ausgeglichen, bevor durch eine weitere Verschiebung der Schaltmuffe die zugeordnete Gangschaltkupplung geschlossen und damit der betreffende Gang geschaltet wird. Durch das Detektieren des Beginns und des Endes der Synchronisierung ist eine Beschränkung der Überwachung der Belastung der Synchronisationsvorrichtung auf die unmittelbare Synchronisierung möglich, so dass Fehlfunktionen der Steuerung vermieden werden, die beispielsweise bei kaltem Schaltgetriebe und entsprechend zähem Getriebeöl durch ein relativ großes, auf den antriebsseitigen Zweig der Getriebewellen wirksames Bremsmoment hervorgerufen werden können. Durch die Ermittlung der unmittelbaren Belastung der betreffenden Synchronisationsvorrichtung kann eine drohende Überlastung sofort erkannt werden und eine geeignete Schutzmaßnahme zur Vermeidung einer weiteren Überlastung und infolgedessen der Zerstörung von Bauteilen der Synchronisationsvorrichtung, insbesondere der Synchronringe, getroffen werden.
• Durch das Verfahren ist es möglich, die technischen Möglichkeiten der jeweiligen Synchronisationsvorrichtung hinsichtlich Schaltschnelligkeit und synchronisierbarer Drehzahldifferenz voll auszuschöpfen, d. h. mit der auslegungsgemäß maximalen Stellkraft zu synchronisieren, und Gangschaltungen mit relativ großen Drehzahldifferenzen zuzulassen.
• Dabei erfolgt die Ermittlung des Beginns und des Endes der Synchronisation vorteilhaft durch eine Sensierung der Drehzahldifferenz Δn = n₂ – n₁ an der Synchronisationsvorrichtung (mit der antriebsseitigen Drehzahl n₁ und der abtriebsseitigen Drehzahl n₂) bzw. des betreffenden Differenzdrehzahlgradienten dΔn/dt und der Sensierung der Position s des Stellantriebes bzw. des Weggradienten ds/dt des Stellantriebes oder eines mit diesem in Verbindung stehenden Bauteiles, wie z. B. der betreffenden Schaltstange oder der jeweiligen Schaltmuffe. Der Beginn der Synchronisation ist gegeben durch einen hinreichend großen Differenzdrehzahlgradienten dΔn/dt, durch den die Drehzahldifferenz Δn verringert wird, und durch einen Weggradienten ds/dt von Null, d. h. einem näherungsweise ruhenden Stellantrieb trotz wirksamer Stellkraft, so dass der Zeitpunkt t, zu dem diese beiden Bedingungen erfüllt sind, als Beginn der Synchronisierung (t = t₀) gewertet werden kann. Das Ende der Synchronisation ist erreicht, wenn die Drehzahldifferenz Δn gleich Null oder nahezu gleich Null ist, so dass der Zeitpunkt t der Erfüllung dieser Bedingung als Ende der Synchronisierung (t = t_E) gelten kann.
• Die Bestimmung der Belastung der Synchronisationsvorrichtung erfolgt durch die Ermittlung einer Synchronisierleistung P_Sync, wobei die Synchronisierleistung P_Sync aus den Momentanwerten der Stellkraft F_St des Stellantriebes und der Drehzahldifferenz Δn in der Synchronisationsvorrichtung berechnet wird. Die Synchronisierleistung ist ein Momentanwert für die in der Synchronisationsvorrichtung, d. h. in den Reibkontaktflächen der Synchronringe, aufgrund der Stellkraft F_St des Stellantriebes und der momentanen Drehzahldifferenz Δn auftretende Reibleistung. Die Synchronisierleistung P_Sync kann wie folgt berechnet werden: P_Sync = F_{St_N}·A_R·μ·|Δω|, wobei F_{St_N} die senkrecht auf die Reibkontaktfläche A_R wirksame Komponente der Stellkraft F_St des Stellantriebes, A_R die zwischen den Synchronringen wirksame Reibkontaktfläche, μ der in der Reibkontaktfläche wirksame Reibungskoeffizient, und Δω = π/30·Δn die zwischen den Synchronringen wirksame Differenzwinkelgeschwindigkeit bedeutet.
• Alternativ oder zusätzlich zur Ermittlung der Synchronisierleistung P_Sync kann die Belastung der Synchronisationsvorrichtung auch durch die Ermittlung einer Synchronisierarbeit W_Sync erfolgen, wobei die Synchronisierarbeit W_Sync durch eine Zeitintegration der Synchronisierleistung P_Sync berechnet wird. Die Synchronisierarbeit W_Sync ist ein integraler Wert, der die vom Beginn der Synchronisierung (t = t₀) bis zum momentanen Zeitpunkt in der Synchronisationsvorrichtung aufgelaufene Reibarbeit beinhaltet. Die Synchronisierarbeit W_Sync ergibt sich wie folgt aus der Synchronisierleistung P_Sync: W_Sync = ΣP_Syncdt.
• Als Schutzmaßnahme nach dem Erreichen oder Überschreiten der vorgegebenen oberen Belastungsgrenze kommt ein Abbruch des Schaltvorganges oder eine Reduzierung der Stellkraft des Stellantriebes in Frage, wobei die Reduzierung der Stellkraft in der Praxis nur begrenzt möglich ist, da der Schaltvorgang bei zu kleiner Stellkraft unter Umständen zu stark verzögert und ggf. eine vorgegebene maximale Synchronisier- oder Schaltzeit überschritten wird.
• Der Schaltvorgang sollte zusätzlich zu der Begrenzung durch die obere Belastungsgrenze auch bei einem Unterschreiten einer vordefinierten unteren Belastungsgrenze abgebrochen werden. Wird die untere Belastungsgrenze nämlich innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nicht erreicht oder überschritten, so liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Defekt in der Synchronisationsvorrichtung vor, z. B. ein gebrochener Synchronring. Eine Erhöhung der Stellkraft des Stellantriebes würde in diesem Fall als Gegenmaßnahme unwirksam bleiben, so dass als einzig sinnvolle Maßnahme ein Schaltabbruch in Frage kommt.
• Bei einem Abbruch eines Schaltvorganges sollte dies registriert werden, und eine entsprechende Schaltabbruchinformation in einem Protokolldatenspeicher abgelegt werden. Bei einer Wartung des betreffenden Kraftfahrzeuges kann der Protokolldatenspeicher ausgelesen werden, wobei die gespeicherten Schaltabbruchinformationen dem Servicetechniker Hinweise auf den Verschleißzustand oder einen Defekt der jeweiligen Synchronisationsvorrichtung geben.
• Des weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Schaltabbrüche pro Zielgang gezählt werden, dass bei mehrmaligem Auftreten eines Schaltabbruches pro Zielgang der betreffende Zielgang für weitere Schaltvorgänge gesperrt wird, und dass eine entsprechende Sperrinformation in einem Fehlerdatenspeicher abgelegt wird. In diesem Fall ist das Getriebe zwar eingeschränkt, d. h. ohne den gesperrten Gang, weiterhin funktionstüchtig. Zur Wiederherstellung der Nutzbarkeit des gesperrten Ganges sollte jedoch schnellstmöglich eine Reparatur des Getriebes erfolgen, wobei der betreffende Gang und die zugeordnete Synchronisationsvorrichtung in einfacher Weise durch ein Auslesen des Fehlerdatenspeichers identifizierbar sind.
• Nach einem Schaltabbruch können verschiedene Strategien verfolgt wenden. Beispielsweise kann nach einem Schaltabbruch der Schaltvorgang in denselben Zielgang wiederholt werden, sowohl unter Beibehaltung der Stellkraft oder unter Erhöhung der Stellkraft. Oder es kann in den Leerlauf geschaltet werden, wobei der Fahrer durch die Ausgabe eines Warnsignals auf die Fehlfunktion aufmerksam gemacht werden sollte, da zur Bestimmung des nächsten einzulegenden Ganges in diesem Fall eine Aktivität des Fahrers erforderlich ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass nach einem Schaltabbruch in den zuvor verlassenen Quellgang zurückgeschaltet wird, oder dass in Abhängigkeit von relevanten Fahrzeugparametern ein optimaler Gang unter Ausschluss des vorgesehenen und u. U. defekten Zielganges bestimmt wird und in diesen optimalen Gang geschaltet wird.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, die zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient.
• Hierzu zeigt die
• Figur eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Ablaufplans.
• In dem Verfahren nach der abgebildeten Figur wird nach dem Beginn der Gangschaltung in Zweig 1 zunächst ein Unterprogramm zur Erfassung von Messdaten durchlaufen. Das Unterprogramm läuft permanent und unabhängig von dem jeweils aktivierten Steuerungsprogramm ab und liefert u. a. die Eingangsdrehzahl n₁, d. h. die antriebsseitige Drehzahl der Synchronisationsvorrichtung, die Ausgangsdrehzahl n₂, d. h. die abtriebsseitige Drehzahl der Synchronisationsvorrichtung, und den Stellweg des Stellantriebes s, jeweils als aktuellen Wert.
• Nach dem Abruf der Messwerte wird aus den beiden Drehzahlwerten die Drehzahldifferenz Δn = n₂ – n₁ berechnet. Danach erfolgt die Berechnung des Differenzdrehzahlgradienten dΔn/dt, was z. B. durch eine Berechnung des Differenzenquotienten aus dem aktuellen und dem letzten Wert der Drehzahldifferenz Δn_i, Δn_i-1 und der dazwischenliegenden Zeitdifferenz Δt erfolgen kann (dΔn/dt = (Δn_i – Δn_i-1)Δt). Um das Erreichen des Synchronpunktes, d. h. das Anlegen der Synchronisationsvorrichtung und den Beginn des Synchronisierung, zu erkennen wird nun zunächst geprüft, ob sich der Betrag des soeben berechneten Differenzdrehzahlgradienten dΔn/dt schon oberhalb eines vorgegebenen minimalen Differenzdrehzahlgradienten Grad_Min befindet. Trifft dies zu, wird der Stellweggradient ds/dt berechnet, was durch eine Bildung des Differenzenquotienten aus dem aktuellen und dem letzten Wert des Stellweges s_i, s_i-1 und der dazwischenliegenden Zeitdifferenz Δt erfolgen kann (ds/dt = (s_i – s_i-1)/Δt). Ist auch diese Bedingung erfüllt, so ist der Synchronpunkt erreicht und die Synchronisierung hat begonnen. Ist eine der beiden Bedingungen nicht erfüllt, wird jeweils an den Beginn der Gangschaltung zurückverzweigt und es erfolgt der Abruf und die nachfolgende Verarbeitung der nächsten aktualisierten Messwerte.
• Mit dem Beginn der Synchronisierung wird zunächst die Zeitmessung zur Überwachung der Synchronisierdauer mit t = t₀ initialisiert. Dann erfolgt die Berechnung der Synchronisierleistung P_Sync = F_{St_N}·A_R·μ·|Δω| unter Verwendung der aus der Steuerung bekannten Stellkraft F_St, der Drehzahldifferenz Δn = n₂ – n₁, und geometrischer und physikalischer Eigenschaften der Synchronisationsvorrichtung. Danach erfolgt die Abfrage, ob die Synchronisierleistung P_Sync einen vorgegebenen Grenzwert erreicht oder überschritten hat. Falls dies nicht zutrifft wird aus der Synchronisierleistung P_Sync die Synchronisierarbeit W_Sync durch eine Zeitintegration berechnet (W_Sync = ΣP_Syncdt), d. h. ein ggf. vorhandener Wert der Synchronisierarbeit W_Sync wird durch Hinzufügen eines Wertes einer aktuellen Teilarbeit aktualisiert. Auch hierauf wird geprüft, ob die Belastung, in diesem Fall die Synchronisierarbeit W_Sync, einen vorgegebenen Grenzwert, hier die maximale Synchronisierarbeit W_{Sync_max}, erreicht oder überschritten hat. Solange beide Bedingungen nicht erfüllt sind, befindet sich der Synchronisiervorgang im zulässigen Belastungsbereich, d. h. eine Überlastung und demzufolge eine Beschädigung van Bauteilen der Synchronisationsvorrichtung ist ausgeschlossen. Die Prüfung beider Belastungsarten, d. h. die Überprüfung der Synchronisierleistung P_Sync und der Synchronisierarbeit W_Sync, ist insofern vorteilhaft, als die Synchronisierleistung P_Sync die momentane Belastung der Synchronisationsvorrichtung insbesondere im Hinblick auf ihre mechanische Beanspruchung beschreibt, während die Synchronisierarbeit W_Sync eine bis zum aktuellen Zeitpunkt aufgelaufene integrale Belastung der Synchronisationsvorrichtung insbesondere im Hinblick auf ihre thermische Beanspruchung beinhaltet.
• Solange sich beide Belastungsarten unterhalb der vorgegebenen Grenzwerte befinden, kann die Synchronisierung regulär beendet werden. D. h. wenn die in der Synchronisationsvorrichtung wirksame Drehzahldifferenz Δn gleich Null ist oder sich innerhalb einer Toleranzschwelle von Null befindet, was nachfolgend abgefragt wird, ist die Synchronisierung beendet und die zugeordnete Gangschaltkupplung wird geschlossen, wodurch die betreffende Gangschaltung regulär beendet ist. Solange jedoch die Drehzahldifferenz Δn noch größer als Null ist und eine vorgegebene maximale Synchronisierdauer t_max nicht erreicht ist, erfolgt unter Aktualisierung der Synchronisierzeit t um den Zeitschritt Δt in Zweig 2 eine Rückverzweigung zum Abruf aktueller Messdaten und zur erneuten Berechnung und Überprüfung der Synchronisierleistung P_Sync und der Synchronisierarbeit W_Sync.
• Wird eine der vorgegebenen Belastungsgrenzen (P_{Sync_max}, W_{Sync_max}) erreicht oder überschritten oder die vorgegebene maximale Synchronisierdauer t_max erreicht oder überschritten, so erfolgt zur Vermeidung einer Beschädigung der Synchronisationsvorrichtung eine irreguläre Beendigung der Synchronisierung, worauf der Schaltvorgang im vorliegenden Fall abgebrochen wird. Nachfolgend können unterschiedliche Strategien zur weiteren Schaltsteuerung des Getriebes verfolgt werden. Je nach technischen Gegebenheiten und ausgewählter Steuerungsstrategie kann erneut in den vorgesehenen Zielgang, oder in den zuvor verlassenen Quellgang, oder in den Leerlauf, oder in einen zuvor zu bestimmenden optimalen Gang geschaltet werden.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die technischen Möglichkeiten der jeweiligen Synchronisationsvorrichtung hinsichtlich Schaltschnelligkeit und synchronisierbarer Drehzahldifferenz voll ausgeschöpft, d. h. es kann mit der auslegungsgemäß maximalen Stellkraft synchronisiert werden, und es können Gangschaltungen mit relativ großen Drehzahldifferenzen zugelassen werden. Durch die Ermittlung der unmittelbaren Belastung der betreffenden Synchronisationsvorrichtung kann eine drohende Überlastung sofort erkannt werden und eine geeignete Schutzmaßnahme zur Vermeidung der Überlastung und infolgedessen der Zerstörung von Bauteilen der Synchronisationsvorrichtung, insbesondere der Synchronringe, getroffen werden.
• BEZUGSZEICHENLISTE

• A_R

  Reibkontaktfläche

  F_St

  Stellkraft (des Stellantriebes)

  F_{St_N}

  Normalkomponente der Stellkraft (des Stellantriebes)

  Grad_Min

  minimaler Differenzdrehzahlgradient

  n₁

  antriebsseitige Drehzahl, Eingangsdrehzahl

  n₂

  abtriebsseitige Drehzahl, Ausgangsdrehzahl

  P_Sync

  Synchronisierleistung

  P_{Sync_max}

  maximale Synchronisierleistung

  t

  Zeit, Synchronisierzeit

  t₀

  Beginn der Synchronisierung

  t_E

  Ende der Synchronisierung

  t_max

  maximale Synchronisierdauer

  s

  Wegposition (des Stellantriebes), Stellweg

  s_i

  aktueller Wert des Stellweges

  s_i-1

  letzter Wert des Stellweges

  W_Sync

  Synchronisierarbeit

  W_{Sync_max}

  maximale Synchronisierarbeit

  dt

  Zeitschritt

  ds/dt

  Weggradient (des Stellantriebes), Stellweggradient

  dΔn/dt

  Differenzdrehzahlgradient

  Δn

  Drehzahldifferenz

  Δn_i

  aktueller Wert der Drehzahldifferenz

  Δn_i-1

  letzter Wert der Drehzahldifferenz

  Δt

  Zeitschritt, Zeitdifferenz

  μ

  Reibungskoeffizient

  π

  Kreiskonstante

  Σ

  Summe

  ω

  Winkelgeschwindigkeit

  Δω

  Differenzwinkelgeschwindigkeit

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Schaltgetriebes, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Schaltvorgang in einem mit einer mechanischen Synchronisationsvorrichtung versehenen Zielgang mittels eines steuerbaren Stellantriebes erfolgt, wobei der Beginn und das Ende einer Synchronisierung detektiert wird, wobei während der Synchronisierung die Belastung der Synchronisationsvorrichtung ermittelt wird, und wobei bei Überschreiten einer vordefinierten oberen Belastungsgrenze eine Schutzmaßnahme getroffen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Belastung der Synchronisationsvorrichtung durch die Ermittlung einer Synchronisierleistung erfolgt, wobei die Synchronisierleistung aus den Momentanwerten einer Stellkraft des Stellantriebes und einer Drehzahldifferenz in der Synchronisationsvorrichtung berechnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Synchronisationsvorrichtung wirksamer Differenzdrehzahlgradient und ein Weggradient des Stellantriebes ermittelt wird, und dass der Zeitpunkt, bei dem der Differenzdrehzahlgradient einen vorgegebenen Wert überschreitet und der Weggradient gleich Null ist, als Beginn der Synchronisierung erkannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Synchronisationsvorrichtung wirksame Drehzahldifferenz ermittelt wird, und dass der Zeitpunkt, bei dem die Drehzahldifferenz gleich Null ist, als Ende der Synchronisierung erkannt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Belastung der Synchronisationsvorrichtung durch eine Ermittlung einer Synchronisierarbeit erfolgt, wobei die Synchronisierarbeit durch eine Zeitintegration der Synchronisierleistung berechnet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzmaßnahme in einem Abbruch des Schaltvorganges besteht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzmaßnahme in einer Reduzierung der Stellkraft des Stellantriebes besteht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltvorgang zusätzlich bei Unterschreiten einer vordefinierten unteren Belastungsgrenze abgebrochen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbruch eines Schaltvorganges registriert wird, und dass eine entsprechende Schaltabbruchinformation in einem Protokolldatenspeicher abgelegt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltabbrüche pro Zielgang gezählt werden, dass bei mehrmaligem Auftreten eines Schaltabbruches pro Zielgang der betreffende Zielgang für weitere Schaltvorgänge gesperrt wird, und dass eine entsprechende Sperrinformation in einem Fehlerdatenspeicher abgelegt wird.

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