DE102004021167A1

DE102004021167A1 - Verfahren zur Optimierung der Schaltungen eines Automatgetriebes

Info

Publication number: DE102004021167A1
Application number: DE200410021167
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Steinhauser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2005-12-01

Abstract

Im Rahmen des Verfahrens zur Optimierung der Schaltungen eines Automatgetriebes wird in Abhängigkeit von den Anforderungen der Schaltung über einen Faktor, der von verschiedenen Einflussfaktoren abhängig ist, die Dauer der Schnellfüllphase bzw. die Kolbenposition am Ende der Schnellfüllphase variiert, wobei bei Schaltungen ohne besondere Anforderungen die Dauer der Schnellfüllphase bzw. die Kolbenposition derart eingestellt wird, dass das Schaltelement mit der nächsten Druckerhöhung Moment überträgt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung der Schaltungen eines Automatgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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. Die Spontaneität der Schaltungen spielt insbesondere für die Realisierung einer sportlichen Fahrweise eine wichtige Rolle.
Um eine Gangschaltung durchzuführen, muss das zu schaltende Schaltelement zuerst für die Momentenübernahme vorbereitet, d. h. befüllt werden. Ebenso können auch vorbereitende Maßnahmen an dem abschaltenden Schaltelement getroffen werden, wobei dies ist erst nach Abschluss der vorhergehenden Schaltung möglich ist.
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 während der Füllausgleichsphase der Kolben mit geringer Last angelegt wird.

Aus der DE 100 36 510 C2 der Anmelderin ist bekannt, den Füllgrad eines Schaltelements eines Automatgetriebes beim Befüllen wie auch beim Entleeren über einen in der elektronischen Steuereinheit abgelegten Algorithmus zu ermitteln und über diesen Algorithmus die jeweilige Schaltelementansteuerung für die Befüllung und die Ansteuerung des Schaltelements für die Momentenübernahme und -übertragung vorzunehmen.

Insbesondere wird in Abhängigkeit eines Zeit-Druck-Profiles, umfassend eine aus der Schnellfüllphase und der Füllausgleichsphase bestehenden Füllphase und eine Schaltphase, demgemäss ein Schaltelement zuletzt angesteuert wurde, und eines zugeordneten, den Betriebspunkt des Schaltelementes in Bezug auf einen Füllgrad und/oder eine Stellung eines Kolbens des Schaltelementes, über einen in der elektronischen Steuereinheit abgelegten Algorithmus ein aktueller Betriebspunkt des betreffenden Schaltelementes ermittelt.

Auf diese Weise wird ein Füllstandsanzeiger bzw. ein Befüllmodell geschaffen, mittels dessen zu jedem Zeitpunkt der aktuelle Zustand der Schaltelemente bekannt ist, so dass beim Zuschalten die optimale Befüllzeit und beim Abschalten die optimale Entleerzeit ermittelt werden kann, um so eine dem aktuellen Betriebspunkt angepasste Ansteuerung zu ermöglichen.

Hiermit ist insbesondere gewährleistet, dass für jedes Schaltelement jeweils die Kolbenposition derart eingestellt werden kann, dass das Schaltelement mit der nächsten Druckerhöhung (Schaltdruck) Moment überträgt. Diese Vorgehensweise resultiert in einer Optimierung von normalen Schaltungen; besonders kritische Schaltungen, weiche einen sehr sanften Schaltablauf erfordern oder besonders sportliche Schaltungen, die eins hohe Spontaneität erfordern, werden nicht zu 100% optimiert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem genannten Stand der Technik, ein Verfahren zur Optimierung der Schaltungen eines Automatgetriebes anzugeben, welches die Besonderheiten von besonders kritischen Schaltungen berücksichtigt, um diese weiter zu optimieren. Als besonders kritische Schaltungen sind insbesondere die auf die Befüllung des benötigten Schaltelementes sehr sensitiv reagierende Schaltungen, wie beispielsweise Ausrollschaltungen, Schaltungen bei stark reagierenden Antriebssträngen (z.B. Lastwechselreaktionen bei Allradantriebssträngen) einzustufen. Des weiteren soll mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die Spontaneität der Schaltungen im Rahmen einer sportlichen Fahrweise weiter erhöht werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach wird ein Verfahren zur Optimierung von Schaltungen bzw. des Schaltablaufs bei einem Automatgetriebe vorgeschlagen, in das weitere beeinflussende Funktionen und Größen des Schaltablaufs integriert sind. Dadurch wird berücksichtigt, dass es Fahrsituationen gibt, bei denen die direkte Stellung des Kolbens auf den Anlegepunkt nicht ausreichend ist, um den Anforderungen an Spontaneität und Reaktionszeit zu genügen.

Zudem können hiermit auf die Befüllung sehr sensitiv reagierende Schaltungen, bei denen schon durch das Stellen des Schaltelements auf den Anlegepunkt durch die teilweise vorhandene Schleppmomenterhöhung bzw. durch eine minimale Beeinflussung am Übernahmemoment durch Toleranzeinflüsse die Schaltqualität beeinflusst wird, gezielt optimiert werden, ohne dadurch weniger kritische Schaltungen zu beeinflussen.

Gemäß der Erfindung wird in Abhängigkeit von den Anforderungen der Schaltung über einen Faktor, der von verschiedenen Einflussfaktoren abhängig ist, die Dauer der Schnellfüllphase bzw. die Kolbenposition am Ende der Schnellfüllphase variiert, so dass für besonders kritische, befüllungssensitive Schaltungen der Kolben noch vor dem Anlegepunkt liegt (Befüllung < 100 %) und bei Schaltungen mit hohen Anforderungen an Spontaneität und Reaktionszeit die Kolbenposition im Bereich leichter Momentenübertragung liegt (Befüllung > 100 %). Als Referenzpunkt mit 100% wird die Dauer der Schnellfüllphase bzw. die Kolbenposition bei normalen Schaltungen bezeichnet, bei denen Moment gleich bei Schaltdruck übertragen wird. Derartige Schaltungen werden in der DE 100 36 510 C2 der Anmelderin beschrieben, deren Inhalt zur Lehre der vorliegenden Erfindung gehört.

Erfindungsgemäß wird bei einer Verkürzung der Schnellfüllphase die Füllausgleichsphase verlängert, um so ein sanftes Anlegen des Kolbens zu ermöglichen; bei besonders sportlichen Schaltungen wird bei der Verlängerung der Schnellfüllphase die Füllausgleichsphase verkürzt.

Gemäß der Erfindung werden zur Optimierung der Kolbenposition bei Schaltungen mit hohen Anforderungen an Spontaneität und Reaktionszeit Eingangssignale verwendet, die auf einen gegenüber dem Normalfahrprogramm sportlicheren Betrieb des Fahrzeugs deuten und damit den Fahrerwunsch nach Spontaneität und Reaktionszeit abbilden.

Derartige Signale umfassen den Betriebspunkt selbst, da bei entsprechend anliegenden hohen Fahrerwunschmomenten und -drehzahlen auf eine sportlichere Fahrweise geschlossen werden kann. Ferner kann zur Einstellung des Füllgrads des benötigten Schaltelementes eine von der Fahrstrategie übermittelte Größe herangezogen werden, welche den von dieser ermittelten Sportlichkeitsindex überträgt. Des weiteren kann aus weiteren Eingangsgrößen des Schaltablaufs (z.B. Sporttaster, Drehzahlgradienten, ...) und/oder aus deren Kombination mit dem Sportlichkeitsindex, der von der Fahrstrategie übermittelt wird, die erforderliche verfahrensgemäße Beeinflussung des Füllgrads abgeleitet werden.

Ferner wird gemäß der Erfindung die Schaltart, für die die Befüllung durchgeführt werden soll, ebenfalls als Eingangsgröße verwendet, um auf unterschiedliche Anforderungen dieser Schaltarten, z.B. einer Hoch- oder Rückschaltung, reagieren zu können.

Für Funktionen, die keine besonderen Anforderungen an die Befüllung bezüglich Spontaneität bzw. hohe Kritikalität der Schaltung stellen, wird vorzugsweise das Befüllmodell gemäß der DE 100 36 510 C2 verwendet. Dies ist insbesondere für verschiedene Funktionen im Schaltablauf der Fall, die im Hintergrund als vorbereitende Maßnahme eine Befüllung eines Schaltelements vorsehen, wie z. B. bei der Vorbereitung der nächsten Schaltung während der laufenden Schaltung oder bei der Wiederfüllung des Schaltelements bei einer Reglerumschaltung oder bei Vorbereitung einer Schaltung außerhalb der Schaltung. Ebenfalls wird für die verwendeten Adaptionsverfahren jeweils der Wert der Grundfunktion, also der 100 %-Befüllung herangezogen und adaptiert.

Eine Umschaltmöglichkeit, d.h. eine Aktualisierung des Füllgrads eines Schaltelementes bei einem möglichen Übergang von der Befüllvorgabe 100 % auf einen möglichen höheren Befüllgrad bei einem Übergang von der Befüllvorbereitung außerhalb der Schaltung in die tatsächliche Schaltung noch während der Befüllung, führt erfindungsgemäß zu einem in der Schaltung erhöhten Füllgrad bzw. zu einer verlängerten Schnellfüllphase, in Abhängigkeit von den Eingangssignalen des Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es stellen dar:

1 ein Diagramm, welches den zeitlichen Verlauf des Ansteuerdrucks und des Füllgrades eines Schaltelements bei einer komfortorientierten Befüllung nach dem Stand der Technik darstellt;

2 ein Diagramm, welches den zeitlichen Verlauf des Ansteuerdrucks und des Füllgrades eines Schaltelements bei einer einer sportlichen Fahrweise entsprechenden Befüllung gemäß der Erfindung darstellt; und

3 ein Diagramm, welches den zeitlichen Verlauf des Ansteuerdrucks und des Füllgrades eines Schaltelements bei einer befüllungssensitiven Schaltung gemäß der Erfindung veranschaulicht.

In 1 entspricht Kurve A dem zeitlichen Verlauf des Ansteuerdrucks p_K. Bis zum Zeitpunkt t_0 ist das Schaltelement leer, d.h. der Füllgrad ist 0%. Ab dem Zeitpunkt t_0 wird das Schaltelement mit einem Schnellbefülldruck p_k_sf beaufschlagt. Nach einer gewissen Totzeit t_1 beginnt die Befüllung bzw. die Bewegung des Kolbens in Richtung des Lamellenpakets entgegen z. B. einer Tellerfederkraft und einer Reibkraft. Die in gestrichelter Linie dargestellte Kurve B veranschaulicht den Verlauf des Füllgrades des Schaltelementes als Funktion der Zeit. Hierbei wird anhand von Parametern, wie beispielsweise Temperatur, Kolbenposition, Oberflächenbeschaffenheit des Kolbens, Verpressung des zwischen dem Kolben und einer diesen umgebenden Wand angeordneten O-Ringes, Qualität des Druckmediums etc. die aktuelle Kolbenposition in Prozent des Gesamtweges des Kolbens ermittelt. Die Schnellfüllphase wird zum Zeitpunkt t_2 beendet; hierbei wird der Ansteuerdruck auf den Wert Fülldruck p_füll abgesenkt, wobei sich der Kolben weiter bewegt. Die anschließende Füllausgleichsphase endet zum Zeitpunkt t_3.
In der sich an die Füllausgleichsphase anschließenden Schaltphase wird der Ansteuerdruck auf Schaltdruck angehoben und es wird Moment übertragen. Die Schaltphase wird zum Zeitpunkt t_4 beendet. In der Figur entspricht der Zeitpunkt t_5 dem Beginn der Entleerphase des Schaltelementes, bei der der Ansteuerdruck reduziert wird. Bei t_6 nimmt der Ansteuerdruck den Wert Null an. Das Intervall k_zu entspricht dem Zeitintervall vom Einleiten der Schaltung bis zum Schließen des Schaltelementes und das Intervall k_ab entspricht dem Zeitintervall, was für die Abschaltung benötigt wird.
Bei dem in 2 gezeigten Schaltablauf wird die Schnellfüllphase (bei gleichem Wert des Schnellfülldrucks) um Δt verlängert, so dass eine kürzere Füllausgleichsphase benötigt wird. Hierbei ergibt sich am Ende der Schnellfüllphase eine erste Momentenreaktion (die Kolbenposition liegt im Bereich leichter Momentenübertragung), die aber vom Fahrer nicht wahrgenommen wird, wenn die Gesamtdynamik des Antriebsstrangs dominiert. Durch diese Vorgehensweise wird gewährleistet, dass Schaltungen, die eine hohe Spontaneität erfordern, sehr schnell ausgeführt werden. Zur Vermeidung von Komfortproblemen darf diese Schnellfüliphasen-Verlängerung natürlich nicht allzu groß sein, entsprechend sorgfältig ist bei der Applikation der Schnellfüllphasen-Verlängerung zwischen dem Gewinn an Spontaneität und dem beginnenden Verlust an Schaltqualität abzuwägen.
Das erfindungsgemäße Verfahren für den Fall von befüllungssensitiven Schaltungen wird im Rahmen der 3 veranschaulicht. Hierbei wird bei unverändertem Wert des Schnellfülldrucks die Schnellfüllphase Δt' verkürzt, um das Auftreten von Momenteneinflüssen zu vermeiden; in diesem Fall ist das Schaltelement teilbefüllt und die Füllausgleichsphase wird verlängert, so dass der Kolben mit geringem Druck zum Anlegen kommt.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird zwischen unterschiedlichen Schaltungen differenziert, um eine gezielte Optimierung in Abhängigkeit von den jeweiligen Schaltungsbesonderheiten zu gewährleisten.

p_K: Ansteuerdruck
p_k_sf: Schnellbefülldruck
p_füll: Fülldruck
A: Verlauf des Ansteuerdrucks
B: Verlauf des Füllgrades des Schaltelementes

Claims

Verfahren zur Optimierung der Schaltungen eines Automatgetriebes, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den Anforderungen der Schaltung über einen Faktor, der von verschiedenen Einflussfaktoren abhängig ist, die Dauer der Schnellfüllphase bzw. die Kolbenposition am Ende der Schnellfüllphase variiert wird, wobei bei Schaltungen ohne besondere Anforderungen die Dauer der Schnellfüllphase bzw. die Kolbenposition derart eingestellt wird, dass das Schaltelement mit der nächsten Druckerhöhung Moment überträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schaltungen, die eine hohe Spontaneität erfordern, die Schnellfüllphase im Vergleich zu Schaltungen ohne besondere Anforderungen verlängert wird, so dass eine kürzere Füllausgleichsphase benötigt wird, wobei am Ende der Schnellfüllphase die Kolbenposition im Bereich leichter Momentenübertragung liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei befüllungssensitiven Schaltungen die Schnellfüllphase im Vergleich zu Schaltungen ohne besondere Anforderungen verkürzt wird, um das Auftreten von Momenteneinflüssen zu vermeiden, wobei in diesem Fall das Schaltelement nach der Schnellfüllphase teilbefüllt ist und die Füllausgleichsphase verlängert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung der Dauer der Schnellfüllphase bzw. der Kolbenposition bei Schaltungen mit hohen Anforderungen an Spontaneität und Reaktionszeit Eingangssignale verwendet werden, die auf einen gegenüber dem Normalfahrprogramm sportlicheren Betrieb des Fahrzeugs deuten und damit den Fahrerwunsch nach Spontaneität und Reaktionszeit abbilden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangssignale der Betriebspunkt, eine von der Fahrstrategie übermittelte Größe, welche den von dieser ermittelten Sportlichkeitsindex überträgt und/oder Eingangsgrößen des Schaltablaufs verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangsgröße die Schaltart, für die die Optimierung durchgeführt werden soll, verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die im Getriebe verwendeten Adaptionsverfahren jeweils der Wert der Dauer der Schnellfüllphase bzw. die Kolbenposition der Schaltungen ohne besondere Anforderungen herangezogen und adaptiert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktualisierung des Füllgrads eines Schaltelementes bei einem möglichen Übergang von der Befüllvorgabe für Schaltungen ohne besondere Anforderungen auf eine längere Schnellfüllphase bzw. einen höheren Befüllgrad bei einem Übergang von der Befüllvorbereitung außerhalb der Schaltung in die tatsächliche Schaltung während der Befüllung, zu einem in der Schaltung erhöhten Befüllgrad bzw. zu einer verlängerten Schnellfüllphase, in Abhängigkeit von den Eingangssignalen des Verfahrens führt.