DE102005008010B4

DE102005008010B4 - Verfahren zur Erhöhung der Spontaneität bei Schaltungen eines Automatgetriebes oder eines automatisierten Schaltgetriebes

Info

Publication number: DE102005008010B4
Application number: DE102005008010.3A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Schmidt Thilo; Dipl.-Ing. Schiele Peter; Dipl.-Ing. Popp Christian; Dipl.-Ing. Steinhauser Klaus; Dipl.-Ing. Allgaier Bernd; Dipl.-Ing. Schwemer Christian
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2005-02-22
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2025-02-23
Also published as: DE102005008010A1

Abstract

Verfahren zur Erhöhung der Spontaneität bei Schaltungen eines Automatgetriebes oder eines automatisierten Schaltgetriebes, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine gezielte, zeitlich begrenzte Übersteuerung in Form einer Übererregung und/oder Untererregung des Proportionaldruckventils des an der Schaltung beteiligten Schaltelementes die Reaktionszeit des Ventils beim Zuschalten und/oder Abschalten des Schaltelementes unabhängig vom zur Verfügung stehenden Volumenstrom konstant gehalten oder verkürzt wird, wobei die Übererregung und/oder Untererregung des Proportionalventils über eine sprungförmige und/oder rampenförmige Druckänderung im Ansteuerdruck ausgelöst wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Spontaneität bei Schaltungen eines Automatgetriebes oder eines automatisierten Schaltgetriebes 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.
Um eine Gangschaltung bei derartigen Getrieben 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 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 in der Füllausgleichsphase der Kolben mit geringer Last angelegt wird.
Zur Überwindung des vorhandenen Lüftspiels wird dabei zunächst das Ansteuerglied, das üblicherweise ein Proportionaldruckventil ist, durch einen Schnellfüllpuls übererregt, so dass durch die große Druckdifferenz ein hoher Volumenstrom aufgebaut werden kann.
Die Übererregung des Ansteuergliedes muss sofort nach Überwinden des Lüftspiels zurückgenommen werden, um die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes an die entsprechende Situation anzupassen. Hierbei ergibt sich die Höhe der Übererregung aus unterschiedlichen Parametern, wie beispielsweise aus dem zur Verfügung stehenden Volumenstrom, dem Widerstand der ölführenden Leitung zum Schaltelement, der gewünschten Schaltgeschwindigkeit und der Öltemperatur.
Um sowohl den Applikationsaufwand als auch den Programmspeicherbedarf so gering wie möglich zu halten, werden nach dem Stand der Technik die Schaltelemente mit nur einer konstanten Schnellfüllung befüllt, was die Schaltungsdynamik negativ beeinflusst. Des weiteren muss in nachteiliger Weise der Zuführquerschnitt des Ansteuergliedes zum Schaltelement derart reduziert werden, dass bei der niedrigstmöglichen Schaltdrehzahl und der damit verbundenen Ölförderleistung der mechanischen Getriebepumpe keine zu großen Einbrüche im Systemdruck verursacht werden.
Dies führt in nachteiliger Weise dazu, dass bei großer Übererregung (Stromübersteuerung) die Zeit, die das Proportionalventil von seiner Ausgangslage bis zur regelnden Steuerkante benötigt, sehr kurz ist, wogegen bei kleiner Übererregung die Zeit sehr groß ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erhöhung der Spontaneität bei Schaltungen eines Automatgetriebes oder eines automatisierten Schaltgetriebes anzugeben, welches die erwähnten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird im Rahmen des Verfahrens zur Erhöhung der Spontaneität bei Schaltungen eines Automatgetriebes oder eines automatisierten Schaltgetriebes vorgeschlagen, durch eine gezielte, zeitlich begrenzte Übersteuerung in Form einer Übererregung bzw. Untererregung des Proportionaldruckventils des an der Schaltung beteiligten Schaltelementes die Reaktionszeit des Proportionaldruckventils beim Zuschalten bzw. Abschalten des Schaltelementes unabhängig vom zur Verfügung stehenden Volumenstrom konstant zu halten bzw. zu verkürzen.
Gemäß der Erfindung kann die Übererregung des Proportionaldruckventils von seiner Ausgangslage bis zur Steuerkante erfolgen; die Untererregung des Proportionaldruckventils beim Abschalten kann von der Endlage des Proportionaldruckventils bis zur Steuerkante, als auch von der Steuerkante bis zur Ausgangslage erfolgen.
Hierbei kann die Übererregung bzw. die Untererregung aufgrund ihrer geringen Auswirkung auf den Gesamtvolumenbedarf bei allen zur Verfügung stehenden Volumenströmen konstant gehalten werden.
Gemäß der Erfindung wird die Dauer und der Betrag der Übererregung des Proportionaldruckventils als Funktion der Größe des Ventilschiebers, des Durchflusses des Vorsteuerventils, der Reaktionszeit des Proportionaldruckventils, des Schieberwegs von der Ausgangslage bis zur Steuerkante und der Ölviskosität bzw. Öltemperatur bestimmt. Analog dazu ist die Dauer und der Betrag der Untererregung des Proportionaldruckventils beim Abschalten als Funktion der Größe des Ventilschiebers, des Durchflusses des Vorsteuerventils, der Reaktionszeit des Proportionaldruckventils, des Schieberwegs von der Endlage des Ventils bis zur Steuerkante bzw. von der Steuerkante bis zur Ausgangslage und der Ölviskosität bzw. Öltemperatur bestimmbar.
Aufgrund der Konstanz der Parameter Größe des Ventilschiebers, Durchfluss des Vorsteuerventils, Reaktionszeit des Proportionaldruckventils, Schieberweg von der Ausgangslage bis zur Steuerkante und Schieberweg von der Endlage des Ventils bis zur Steuerkante, wird im Rahmen einer vorteilhaften Variante des hier vorgestellten Verfahrens zur Bestimmung der Dauer und des Betrags der Übersteuerung eine in der elektronischen Getriebesteuerung gespeicherte Kennlinie verwendet, die den Zusammenhang zwischen der Öltemperatur bzw. der Ölviskosität und der Dauer und dem Betrag der Übersteuerung darstellt.
Im Rahmen einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, nach dem Abschluss der Schnellfüllphase eine Untererregung des Proportionaldruckventils durchzuführen, um den Schaltvorgang bzw. die Füllausgleichsphase zu beschleunigen.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption kann beim Zuschalten des Proportionaldruckventils eines Schaltelementes eine schnelle Druckerhöhung bzw. ein schnelleres Zuschalten des Schaltelementes erzielt werden. Zudem ist durch die erfindungsgemäße Untererregung beim Abschalten des Proportionaldruckventils eine schnellere Druckabsenkung bzw. ein schnelleres Abschalten des Schaltelementes erzielbar.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert.
Es zeigen:

1 ein Diagramm, welches den Verlauf des Ansteuerdrucks, der Ventilposition, des Ölvolumenstroms und des Kupplungskolbenwegs als Funktion der Zeit für eine Schaltung nach dem Stand der Technik und gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ein Diagramm, welches den Verlauf des Ansteuerdrucks während der Befüllung eines Schaltelementes nach dem Stand der Technik und gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ein Diagramm, welches den Verlauf des Ansteuerdrucks während des Abschaltens eines Schaltelementes nach dem Stand der Technik und gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt und
4 ein Diagramm, welches beispielhafte Ausgestaltungen des Ansteuerdruckverlaufs mit Übererregungspulsen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

In 1 stellt Kurve A den Verlauf des Ansteuerdrucks für eine Schaltung mit geringem Schnellfülldruck gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Hierbei wird durch eine gezielte, zeitlich begrenzte Übersteuerung in Form einer Übererregung des Proportionaldruckventils des an der Schaltung beteiligten Schaltelementes die Reaktionszeit des Ventils beim Zuschalten des Schaltelementes verkürzt. Der Übererregungspeak ist mit P_Ü bezeichnet. Zum Vergleich ist in der Figur der Verlauf des Ansteuerdrucks nach dem Stand der Technik in Form der Kurve A' gestrichelt dargestellt.
Durch die Übererregung des Proportionaldruckventils wird die Ventilposition schneller verändert. Dies wird anhand des Verlaufs der Ventilposition gemäß der Erfindung (Kurve B) und nach dem Stand der Technik (gestrichelt dargestellte Kurve B') verdeutlicht.
Des weiteren nimmt, wie aus dem Verlauf der Kurve C ersichtlich, der Ölvolumenstrom im Vergleich zu einer Schaltung nach dem Stand der Technik (gestrichelt dargestellte Kurve C') schneller den Maximalwert an, wobei die Reaktionszeit des Ventils erheblich verkürzt wird, was durch den Vergleich der Reaktionszeit T_v_alt nach dem Stand der Technik mit der durch die Erfindung erzielbaren Reaktionszeit T_v_neu verdeutlicht wird. Dies wiederum hat zur Folge, dass der erforderliche Kupplungskolbenweg gemäß Kurve D schneller zurückgelegt wird, wodurch sich die Schnellfüllzeit erheblich verkürzt. Zum Vergleich ist der Verlauf des Kupplungskolbenwegs nach dem Stand der Technik als Kurve D' gestrichelt dargestellt. In der 1 ist die gemäß der Erfindung erzielbare Schnellfüllzeit des Ansteuerdruckverlaufs mit T_SF_neu bezeichnet, mit T_SF_alt ist die entsprechende Schnellfüllzeit nach dem Stand der Technik bezeichnet. Im Prinzip wird der Unterschied zwischen T_SF_neu und T_SF_alt mit steigendem Schnellfülldruck kleiner. In 1 ist leicht ersichtlich, dass diese im Druckverlauf vorgegebene Schnellfüllzeit infolge der obligatorischen Reaktionszeit am Ventil und an dem, der Ventilstellung korrespondierenden, zur Kupplungsbefüllung nutzbaren Ölvolumenstrom mehr oder weniger verspätet abgebildet wird.
In 2 wird die erfindungsgemäße Übererregung P_Ü des Proportionaldruckventils des an der Schaltung beteiligten Schaltelementes anhand des durch die Kurve A dargestellten Verlaufs des Ansteuerdrucks veranschaulicht, wobei der entsprechende Verlauf nach dem Stand der Technik durch die Kurve A' wiedergegeben wird.
Wie aus 2 ersichtlich, wird nach dem Abschluss der Schnellfüllphase zum Zeitpunkt t_1 eine Untererregung des Proportionaldruckventils durchgeführt, um den Schaltvorgang bzw. die Füllausgleichsphase weiter zu beschleunigen. Der erfindungsgemäße Untererregungspeak ist in der 2 mit P_U bezeichnet.
Hierbei sind die Zeit und der Betrag der Übererregung bzw. der Untererregung des Proportionaldruckventils als Funktion der Ölviskosität bzw. Öltemperatur vorzugsweise mittels einer in der Steuerung abgelegten Kennlinie bestimmbar.
Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf 3 kann durch eine Untererregung P' des Proportionalventils des an der Schaltung beteiligten Schaltelemerites die Reaktionszeit des Ventils beim Abschalten des Schaltelementes unabhängig vom zur Verfügung stehenden Volumenstrom verkürzt werden. Durch die Untererregung, deren Betrag und Dauer wie bereits erläutert vorzugsweise eine Funktion der Ölviskosität bzw. Öltemperatur sind, wird ein hydraulisches Druckpotential für eine schnelle Entleerung der Betätigungseinrichtung des Schaltelementes, insbesondere bei niedrigen Temperaturen geschaffen. Nach der Untererregung kann eine Restdruckansteuerung auf den minimalen Fülldruck P_fmin durchgeführt werden. Dadurch wird die Ansteuerbarkeit bezüglich der Dynamik sowie die Reproduzierbarkeit des Verlaufs verbessert.
Dem Fachmann ist klar, dass die in 1 bis 3 dargestellten Ansteuerdruckverläufe mit Rechteckpuls zur Übererregung bzw. Untererregung als beispielhaft zu verstehen sind. Selbstverständlich wird der Fachmann, ohne erfinderisches Mitzutun - also anstelle der Rechteckpulse, bei Bedarf geometrisch beliebige, z. B. rampenförmige, Übererregungs- bzw. Untererregungsimpulse im Ansteuerdruckverlauf vorgeben. Beispiele hierfür sind in 4 dargestellt, wobei ein beispielhafter „normaler“ Druckverlauf nach dem Stand der Technik, wie in 1, zum Vergleich in gestrichelter Linie eingezeichnet ist.
Bezugszeichenliste

A: Verlauf des Ansteuerdrucks als Funktion der Zeit gemäß der Erfindung
A': Verlauf des Ansteuerdrucks als Funktion der Zeit nach dem Stand der Technik
B: Verlauf der Ventilposition als Funktion der Zeit gemäß der Erfindung
B': Verlauf der Ventilposition als Funktion der Zeit nach dem Stand der Technik
C: Verlauf des Ölvolumenstroms als Funktion der Zeit gemäß der Erfindung
C': Verlauf des Ölvolumenstroms als Funktion der Zeit nach dem Stand der Technik
D: Verlauf des Kupplungskolbenwegs als Funktion der Zeit gemäß der Erfindung
D': Verlauf des Kupplungskolbenwegs als Funktion der Zeit nach dem Stand der Technik
P_Ü: Übererregungspeak
P_U: Untererregungspeak
T_SF_alt: Schnellfüllzeit nach dem Stand der Technik
T_SF_neu: Schnellfüllzeit gemäß der Erfindung
T_v_alt: Reaktionszeit nach dem Stand der Technik
T_v_neu: Reaktionszeit gemäß der Erfindung
P_fmin: minimaler Fülldruck

Claims

Verfahren zur Erhöhung der Spontaneität bei Schaltungen eines Automatgetriebes oder eines automatisierten Schaltgetriebes, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine gezielte, zeitlich begrenzte Übersteuerung in Form einer Übererregung und/oder Untererregung des Proportionaldruckventils des an der Schaltung beteiligten Schaltelementes die Reaktionszeit des Ventils beim Zuschalten und/oder Abschalten des Schaltelementes unabhängig vom zur Verfügung stehenden Volumenstrom konstant gehalten oder verkürzt wird, wobei die Übererregung und/oder Untererregung des Proportionalventils über eine sprungförmige und/oder rampenförmige Druckänderung im Ansteuerdruck ausgelöst wird.
Verfahren zur Erhöhung der Spontaneität nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer und der Betrag der Übererregung des Proportionaldruckventils als Funktion der Größe des Ventilschiebers, des Durchflusses des Vorsteuerventils, der Reaktionszeit des Proportionaldruckventils, des Schieberwegs von der Ausgangslage bis zur Steuerkante und der Ölviskosität oder Öltemperatur bestimmt wird, und dass die Dauer und der Betrag der Untererregung des Proportionaldruckventils beim Abschalten als Funktion der Größe des Ventilschiebers, des Durchflusses des Vorsteuerventils, der Reaktionszeit des Proportionaldruckventils, des Schieberwegs von der Endlage des Ventils bis zur Steuerkante und/oder von der Steuerkante bis zur Ausgangslage und der Ölviskosität oder Öltemperatur bestimmt wird.
Verfahren zur Erhöhung der Spontaneität nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Konstanz der Parameter Größe des Ventilschiebers, Durchfluss des Vorsteuerventils, Reaktionszeit des Proportionaldruckventils, Schieberweg von der Ausgangslage bis zur Steuerkante und Schieberweg von der Endlage des Ventils bis zur Steuerkante, zur Bestimmung der Dauer und des Betrags der Übersteuerung eine in der elektronischen Getriebesteuerung gespeicherte Kennlinie verwendet wird, die den Zusammenhang zwischen der Öltemperatur bzw. der Ölviskosität und der Dauer und dem Betrag der Übererregung und/oder Untererregung darstellt.
Verfahren zur Erhöhung der Spontaneität nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abschluss der Schnellfüllphase des an der Schaltung beteiligten Schaltelementes eine Untererregung des Proportionaldruckventils durchgeführt wird, um den Schaltvorgang bzw. die Füllausgleichsphase und damit den Schaltvorgang zu beschleunigen.
Verfahren zur Erhöhung der Spontaneität nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Untererregung des Proportionaldruckventils beim Abschalten des Schaltelementes eine Restdruckansteuerung auf den minimalen Fülldruck (P_fmin) durchgeführt wird.