DE102006010934C5

DE102006010934C5 - Verfahren zur Synchronisierung in einem automatisierten Schaltgetriebe

Info

Publication number: DE102006010934C5
Application number: DE102006010934.1A
Authority: DE
Inventors: Dr. Lang Dietmar; Dr. Berger Reinhard
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-03-26
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2024-03-21
Anticipated expiration: 2026-03-10
Also published as: DE102006010934A1; DE102006010934B4

Abstract

Verfahren zur Synchronisierung in einem automatisierten Doppelkupplungs-Schaltgetriebe (10), wobei das Getriebe (10) ein erstes Teilgetriebe (16) und ein zweites Teilgetriebe (26) enthält, wobei dem ersten Teilgetriebe (16) eine erste Kupplung (14) und dem zweiten Teilgetriebe (26) eine zweite Kupplung (24) zugeordnet ist, das Verfahren enthaltend: Bestimmen, ob ein Rückschaltvorgang von einem höheren Ausgangsgang in einen niedrigeren Zielgang vorliegt; wenn ein Rückschaltvorgang vorzunehmen ist: Zunächst bestimmen, ob eine Freilaufsituation vorliegt, bei der die Kupplungen (14 , 24) beider Teilgetriebe (16 , 26) offen sind, Festlegen des Teilgetriebes für den Zielgang als aktives Teilgetriebe und Dämpfen der Schwingungen im aktiven und/oder nicht aktiven Teilgetriebe durch Anlegen der zugehörigen Kupplung vor dem Durchführen der Synchronisierung im aktiven Teilgetriebe; und Durchführen der Synchronisierung, gekennzeichnet durch Aufbringen eines Kupplungsschleppmoments mittels der Kupplung im nicht aktiven Teilgetriebe und Durchführen der Synchronisierung, solange die Kupplung angelegt ist, wenn zuvor bestimmt wird, dass eine Freilaufsituation vorliegt und wobei das Kupplungsmoment derart gewählt ist, dass es für den Fahrer des Fahrzeugs nicht spürbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Synchronisierung in einem automatisierten Schaltgetriebe, wobei das Getriebe ein Doppelkupplungsgetriebe mit einem ersten und einem zweiten Teilgetriebe ist.
Bei Rückschaltungen, d. h. bei Schaltungen von einem höheren Ausgangsgang in einen niedrigeren Zielgang, besteht das Problem, dass die Motorausgangswelle und die Getriebeeingangswelle des am Rückschaltvorgang beteiligten Teilgetriebes nach dem Rückschaltvorgang mit höherer Drehzahl als im Ausgangsgang drehen. Dies läuft dem Geschwindigkeitsabfall aufgrund von Reibung während des Schaltvorgangs zuwider, so dass Synchroneinheiten dazu verwendet werden, die Eingangswelle auf die Zieldrehzahl des Zielgangs zu beschleunigen, ehe die Kupplung angelegt wird. Bei Hochschaltung stellt sich die Problematik nicht, da die Getriebeeingangswelle und die Motorausgangswelle nach dem Schaltvorgang mit verminderter Drehzahl gegenüber der Drehzahl vor dem Schaltvorgang laufen.
Die Offenlegungsschrift DE 103 08 713 A1 offenbart Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines Doppelkupplungsgetriebes bei Überschneidungsschaltungen.
In Fahrzeugen mit Doppelkupplungsgetrieben, die zwei Teilgetriebe sowie jedem Teilgetriebe zugeordnete Kupplungen aufweisen, sind gewöhnlich zwei Synchroneinheiten, jeweils einem Teilgetriebe zugeordnet, vorgesehen. Wenn der Gangwechsel mittels Synchroneinheiten und Klauenkupplungen durchgeführt wird, kann es zu so genannten Synchronschlägen kommen, was Schwingungsanregungen des Antriebsstrangs des Fahrzeugs sind, die durch die Synchronisierung ausgelöst werden. Solche Schwingungsanregungen können sich im Antriebsstrang fortpflanzen bzw. unter ungünstigen Bedingungen verstärken und werden, je nach Stärke, als komfortmindernd vom Fahrer bzw. den Fahrzeuginsassen verspürt. Insbesondere treten solche spürbaren Triebstranganregungen bei Schaltungen in die unteren Gänge (vor allem erster und zweiter Gang, manchmal auch dritter Gang) auf, da hier zur Synchronisierung die größten Synchronmomente benötigt werden. Fahrsituationen, in denen die Triebstranganregungen merklich sind, sind vor allem Rückschaltungen in Schubsituationen, d. h. in Situationen, bei denen das Fahrzeug den Verbrennungsmotor schleppt, oder beim Ausrollen des Fahrzeugs bis zum Stillstand.
Bei automatisierten Schaltgetrieben bzw. Parallelschaltgetrieben mit Automatisierung ist zusätzlich das Problem vorhanden, dass ein Fahrer zu jedem Zeitpunkt aus der Schubsituation eine volle Beschleunigung fordern könnte und erwartet, dass das automatisierte System schnell genug reagiert. Da Schwierigkeiten daraus entstehen, dass der Wunsch des Fahrers nicht unbedingt vorhersehbar ist, kann es bei automatisierten Schaltgetrieben erforderlich sein, dass eine Rückschaltung bzw. Vorwahlschaltung im Vergleich zu Handschaltgetrieben früher durchgeführt wird.
Wenn in einer solchen Situation eine Schaltung vorgenommen wird, kann es zu der beschriebenen Schwingungsanregung durch die Synchronisierung im Antriebsstrang des Fahrzeugs kommen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Synchronisierung bei einem automatisierten Doppelkupplungsschaltgetriebe vorzusehen, bei dem Synchronschläge minimiert werden können.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß dem Verfahren zur Synchronisierung in einem automatisierten Doppelkupplungsschaltgetriebe, das ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe enthält, dem eine erste bzw. eine zweite Kupplung zugeordnet ist, wird bestimmt, ob ein Rückschaltvorgang von einem höheren Ausgangsgang in einen niedrigeren Zielgang vorliegt und es wird das Teilgetriebe für den Zielgang als aktives Teilgetriebe definiert, wenn ein Rückschaltvorgang vorzunehmen ist. Ehe die Synchronisierung durchgeführt wird, wird eine Dämpfung im aktiven und/oder nicht aktiven Teilgetriebe durch Anlegen einer der beiden Kupplungen durchgeführt.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, vor dem Durchführen der Synchronisierung einen Reibungsterm für die Oszillation im Triebstrang vorzusehen, der die Amplitude der Anregung verkleinert und die Auslenkung der angeregten Schwingung schneller abklingen lässt bzw. so groß gewählt ist, dass sich keine Schwingung ausbilden kann. Dies geschieht dadurch, dass ein zusätzliches Kupplungsmoment aufgebracht wird. Alternativ wird ebenfalls durch Anlegen der Kupplung in Abhängigkeit vom Fahrzustand die Drehzahlanpassung der Getriebeeingangswelle dadurch durchgeführt, dass die Kupplung des aktiven Teilgetriebes bereits vor der Synchronisierung angelegt wird und somit ein Teil der Drehzahlanpassung mittels der über die Kupplung übertragenen Beschleunigung durchgeführt wird, so dass bereits durch das Anlegen der Kupplung eine Ansynchronisierung vorgenommen wird und lediglich der Rest der Synchronisierung von der Synchroneinheit vorgenommen wird. Dadurch kann der Synchronschlag zu Beginn der Drehzahlanpassung vermieden werden, da die Kupplung aufgrund der Neutralstellung, in der sie sich befindet, völlig vom Antriebsstrang entkoppelt ist und somit keine Anregung des Triebstrangs provoziert.
Bevorzugterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst bestimmt, ob das Getriebe im Freilaufzustand ist, in dem die Kupplungen beider Teilgetriebe offen sind. Dabei wird bevorzugterweise für den Fall, in dem bestimmt wird, dass die Kupplungen beider Teilgetriebe offen sind und somit eine Freilaufsituation vorliegt, ein Kupplungsschleppmoment mittels der Kupplung im nicht aktiven Teilgetriebe bei eingelegtem Gang aufgebracht und die Synchronisierung durchgeführt, solange die Kupplung des nicht aktiven Teilgetriebes angelegt ist. Das dabei verwendete Kupplungsmoment ist vorzugsweise derart gewählt, dass es für den Fahrer des Fahrzeugs nicht spürbar ist und liegt beispielsweise in der Größenordnung von 1 bis 5 Nm. Dieses Kupplungsmoment bzw. die schlupfende Kupplung stellt für die Oszillation im Antriebsstrang einen zusätzlichen Reibungsterm dar, der die Amplitude der Anregung verkleinert bzw. die angeregte Schwingung schneller abklingen oder gar nicht erst entstehen lässt. Mit der im nicht aktiven Teilgetriebe bei eingelegtem Gang schlupfenden Kupplung wird im anderen Teilgetriebe der einzulegende Gang synchronisiert und eingelegt. Anschließend wird die nicht aktive Kupplung wieder vollständig geöffnet.
Alternativ zu dieser Vorgehensweise wird bevorzugterweise dann, wenn keine Freilaufsituation vorliegt, die Schwingung durch das Anlegen der Kupplung des aktiven Teilgetriebes gemindert, indem ein Teil der Synchronisierung, d. h. der Drehzahlanpassung der Eingangswelle, dadurch vorgenommen wird, dass die Kupplung des aktiven Teilgetriebes nach dem Auslegen des Ausgangsgangs und vor dem Einlegen des Zielgangs angelegt wird und somit die Getriebeeingangswelle bereits durch die angelegte Kupplung und die entsprechende Drehmomentenübertragung beschleunigt wird. Dabei ist die Kupplung, da sich das Getriebe in Neutralstellung befindet, vom Antriebsstrang entkoppelt und provoziert keine Schwingungen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen

1 schematisch ein Doppelkupplungsgetriebe zeigt;
2 den zeitlichen Verlauf bei zwei Schaltvorgängen in einem Getriebe ohne das erfindungsgemäße Verfahren veranschaulicht; und
3 Drehzahlverläufe für das erfindungsgemäße Verfahren zeigt.

1 zeigt schematisch ein Doppelkupplungs-Schaltgetriebe 10 eines Kraftfahrzeugs, bei dem von einem Motor 12, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, ausgehend der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs eine Kupplung 14 des ersten Teilgetriebes, ein erstes Teilgetriebe 16, d. h. den Übersetzungsmechanismus, und eine Synchroneinheit 18 des ersten Teilgetriebes aufweist. Entsprechend ist dem zweiten Teilgetriebe eine zweite Kupplung 24, ein zweites Getriebe 26 und eine zweite Synchroneinheit 28 zugeordnet. Der Antriebsstrang wird durch die üblichen Komponenten (Kardanwelle, Differential) ergänzt und zum Abtrieb 20 geführt. Beispielsweise sind im ersten Getriebe 14 die ungeraden Gänge vorgesehen, während im zweiten Teilgetriebe 24 die geraden Gänge vorgesehen sind. Außerdem enthält jedes Getriebe eine Getriebeeingangswelle 15 bzw. 25. Außerdem ist eine Motorausgangswelle 13 vorgesehen.
Wenn bei einem derart aufgebauten automatisierten Schaltgetriebe ein Gangwechsel durchzuführen ist, kann es, wie es in 2 für eine herkömmliche Schaltstrategie zu entnehmen ist, zu so genannten Synchronschlägen kommen.
In 2 ist im obersten Teil der Gangverlauf dargestellt. Insbesondere sind zwei Schaltvorgänge abgebildet, nämlich zunächst ein Schaltvorgang im zweiten Teilgetriebe vom vierten in den zweiten Gang und später ein Schaltvorgang im ersten Teilgetriebe vom dritten in den ersten Gang. Die Abbildung bezieht sich auf eine Ausrollsituation des Fahrzeugs und stellt Messergebnisse dar, wobei eine Freilauffunktion (beide Kupplungen sind offen, Motor ist auf Leerlaufdrehzahl) aktiviert ist. Alle Abbildungen in 2 zeigen zeitliche Verläufe, so dass auf der X-Achse jeweils die abgelaufene Zeit aufgetragen ist.
Im mittleren Bereich von 2 ist die Motorausgangsdrehzahl N_eng an der Motorwelle 13 dargestellt. Außerdem sind die Getriebeeingangsdrehzahlen n_inp,1 an der Getriebeeingangswelle 15 des ersten Teilgetriebes und n_inp,2 an der Getriebeeingangswelle 25 des zweiten Teilgetriebes dargestellt. Sowohl der Gangwechsel 4-2 als auch der Gangwechsel 3-1 erzeugt jeweils einen Synchronschlag, der sich in der Getriebeeingangswellendrehzahl n_inp,1, n_inp,2 wiederspiegelt, wobei zu erkennen ist, dass das am Gangwechsel nicht beteiligte Teilgetriebe am stärksten oszilliert. Bei dem Gangwechsel vom vierten in den zweiten Gang im zweiten Teilgetriebe oszilliert hauptsächlich die Getriebeeingangswelle 15 (Momentverlauf n_inp,1), während beim Gangwechsel vom dritten in den ersten Gang im ersten Teilgetriebe vor allem die Getriebeeingangswelle 25 des zweiten Teilgetriebes oszilliert (n_inp,2).
Außerdem ist aus dem Verlauf der Fahrzeugbeschleunigung a_Veh, dargestellt in der untersten Darstellung in 2, zu erkennen, dass sich die Triebstranganregungen auch in der Fahrzeugbeschleunigung a_Veh auswirken, die durch ein Beschleunigungssensorsignal erfasst wird.
Um die in 2 dargestellten Synchronschläge und Oszillationen am Antriebsstrang zu vermeiden, wird vorzugsweise dann, wenn sich das Fahrzeug im Freilaufzustand befindet und eine Rückschaltung vorgenommen werden soll, diejenige Kupplung leicht angelegt, deren Teilgetriebe nicht geschaltet wird, wodurch der Synchronschlag gedämpft bzw. unterdrückt wird.
Befindet sich beispielsweise das Fahrzeug in einer Schubsituation und sowohl die Kupplung 14 als auch die Kupplung 24 des ersten bzw. des zweiten Teilgetriebes sind offen, bedingt durch die Freilauffunktion, und sind in beiden Teilgetrieben 16 bzw. 26 Gänge eingelegt, beispielsweise der dritte Gang im Teilgetriebe 16 und vierte Gang im Teilgetriebe 26, so wird, wenn ein Gangwechsel vom vierten Gang in den zweiten Gang im Teilgetriebe 26 vorgenommen werden soll, zunächst der vierte Gang ausgelegt. Mit der Kupplung 14, d. h. der Kupplung für das nicht aktive Teilgetriebe, wird anschließend ein Kupplungsschleppmoment, beispielsweise in der Größenordnung von 1 bis 5 Nm, das für den Fahrer nicht spürbar ist, angelegt. Die Kupplung 14 wird in diesem Schlupfzustand gehalten. Bei schlupfender Kupplung 14, wird im anderen Teilgetriebe 26 der zweite Gang mittels der Synchroneinheit 28 synchronisiert und eingelegt. Die zur Dämpfung der Schwingungen verwendete Kupplung 14 wird nachfolgend wieder vollständig geöffnet.
Vorzugsweise wird dabei der Zeitpunkt des Gangwechsels im aktiven Teilgetriebe 26 so gewählt, dass im inaktiven Teilgetriebe 14, 15, 16 negativer Schlupf vorliegt. Dadurch kann ein Spieldurchgang im inaktiven Teilgetriebe vermieden werden, d. h. es tritt kein Spielumschlag von Schub in Zug auf. Daher wird in der Kupplung 14 beim Anlegen des Schleppmoments die Schubsituation berücksichtigt und negativer Schlupf aufgebaut, d. h. die Motordrehzahl an der Motorausgangswelle 13 sollte kleiner als die Getriebeeingangsdrehzahl an der Getriebeeingangswelle 15 des nicht aktiven Teilgetriebes 16 sein.
Die Dämpfung von Oszillationen erfolgt durch Reibung, die die Amplitude der durch den Synchronschlag angeregten Anregung verkleinert und die Schwingung schneller abklingen lässt. Dieser Dämpfungsmechanismus kann in dieser Weise nur durchgeführt werden, wenn eine Freilauffunktion vorliegt, d. h. beide Kupplungen offen sind.
Für andere Situationen kann alternativ dazu eine Triebstrangoszillation durch Synchronschläge weitgehend vermieden werden, indem bei Rückschaltungen mittels der aktiven Kupplung eine so genannte Ansynchronisierung durchgeführt wird. Dazu führt die Kupplung des aktiven Teilgetriebes einen Teil der Drehzahlanpassung der Getriebeeingangswelle des aktiven Teilgetriebes durch, während nur die verbleibende Drehzahl von der Synchroneinheit des aktiven Teilgetriebes übernommen wird. Somit wird der Synchronschlag zu Beginn der Drehzahlanpassung nicht von der Synchroneinheit, die sich am Abtrieb abstützt, durchgeführt, sondern von der Kupplung. Die Kupplung des aktiven Teilgetriebes befindet sich in dieser Situation in einer Neutralstellung und ist vom Antriebsstrang zu diesem Zeitpunkt entkoppelt. Damit kann sie keine Anregung des Antriebsstrangs hervorrufen.
Beispielsweise befindet sich das Fahrzeug wieder in einer Schubsituation und im Teilgetriebe 26 ist der zweite Gang eingelegt. Die Kupplung 24 ist geschlossen, so dass die Drehzahl N_eng der Motorausgangswelle 13 gleich der Getriebeeingangsdrehzahl n_inp,2 des zweiten Teilgetriebes 26 an der Getriebeeingangswelle 25 ist. Der Drehzahl- bzw. Momentenverlauf für diese Ausführungsform ist in 3 dargestellt.
Im Teilgetriebe 16 ist beispielsweise der dritte Gang eingelegt und die Kupplung 14 ist offen. Wenn ein Gangwechsel vom dritten Gang in den ersten Gang erfolgen soll, d. h. das erste Teilgetriebe 16 geschaltet werden soll, wird zunächst der dritte Gang ausgelegt und das Teilgetriebe 16 befindet sich in der Neutralstellung. Gemäß einer gewöhnlichen Strategie wird in diesem Fall mit der Synchroneinheit 18 die Eingangswelle 15 auf die Zieldrehzahl des ersten Gangs beschleunigt.
Um einen damit einhergehenden Synchronschlag zu vermeiden, wird erfindungsgemäß zunächst die Kupplung 14 des ersten Teilgetriebes, d. h. des aktiven Teilgetriebes, kurz angelegt. Dieses Kupplungsmoment ist als M_cl1 in 3 dargestellt. Das Anlegen des Kupplungsmoments bewirkt eine Beschleunigung der Getriebeeingangswelle 15 in Richtung der Zieldrehzahl, wie am Verlauf von n_inp,1 in 3 zu erkennen ist. Es ist möglich, das Kupplungsmoment sofort anzulegen, ohne dass sich Auswirkungen auf den Antriebsstrang ergeben, da das erste Teilgetriebe 16 immer noch in der Neutralposition ist und somit der Triebstrang abgekoppelt ist.
Das Kupplungsmoment M_cl1 wird nachfolgend wieder abgebaut und zwar vorzugsweise zu einem Zeitpunkt, ehe die Eingangsdrehzahl n_inp,1 der Getriebeeingangswelle 15 die Motordrehzahl N_eng überschreitet. Während das Kupplungsmoment M_cl1 abgebaut wird, wird gleichzeitig die Synchroneinheit 18 angelegt und ein Synchronmoment M_sync1 aufgebracht, welche die verbleibende Drehzahldifferenz synchronisiert. Damit kann das Synchronmoment M_sync1 deutlich niedriger als ohne die Ansynchronisierung durch das Kupplungsmoment M_cl1 gewählt werden, da nur noch eine verhältnismäßig geringe Drehzahldifferenz zu synchronisieren ist. Somit wird auch hier durch das Anlegen einer Kupplung vor der Synchronisierung eine Dämpfung der Schwingungen im Antriebsstrang bewirkt bzw. deren Entstehen wird verhindert.
Bezugszeichenliste

10: Doppelkupplungs-Schaltgetriebe
12: Motor
13: Motorausgangswelle
14: erste Kupplung
15: Getriebeeingangswelle
16: erstes Teilgetriebe
18: erste Synchroneinheit
20: Abtrieb
24: zweite Kupplung
25: Getriebeeingangswelle
26: zweites Teilgetriebe
28: zweite Synchroneinheit

Claims

Verfahren zur Synchronisierung in einem automatisierten Doppelkupplungs-Schaltgetriebe (10), wobei das Getriebe (10) ein erstes Teilgetriebe (16) und ein zweites Teilgetriebe (26) enthält, wobei dem ersten Teilgetriebe (16) eine erste Kupplung (14) und dem zweiten Teilgetriebe (26) eine zweite Kupplung (24) zugeordnet ist, das Verfahren enthaltend: Bestimmen, ob ein Rückschaltvorgang von einem höheren Ausgangsgang in einen niedrigeren Zielgang vorliegt; wenn ein Rückschaltvorgang vorzunehmen ist: Zunächst bestimmen, ob eine Freilaufsituation vorliegt, bei der die Kupplungen (14 , 24) beider Teilgetriebe (16 , 26) offen sind, Festlegen des Teilgetriebes für den Zielgang als aktives Teilgetriebe und Dämpfen der Schwingungen im aktiven und/oder nicht aktiven Teilgetriebe durch Anlegen der zugehörigen Kupplung vor dem Durchführen der Synchronisierung im aktiven Teilgetriebe; und Durchführen der Synchronisierung, gekennzeichnet durch Aufbringen eines Kupplungsschleppmoments mittels der Kupplung im nicht aktiven Teilgetriebe und Durchführen der Synchronisierung, solange die Kupplung angelegt ist, wenn zuvor bestimmt wird, dass eine Freilaufsituation vorliegt und wobei das Kupplungsmoment derart gewählt ist, dass es für den Fahrer des Fahrzeugs nicht spürbar ist.