DE102009028150A1

DE102009028150A1 - Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs

Info

Publication number: DE102009028150A1
Application number: DE102009028150A
Authority: DE
Inventors: Manfred Müller; Daniel Nachbaur
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs, der ein Antriebsaggregat, ein zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschaltetes Getriebe mit mehreren Schaltelementen und mindestens eine Kupplung umfasst, wobei das oder jedes Schaltelement und die oder jede Kupplung zum Schließen bzw. Zuschalten derselben derart hydraulisch oder elektrohydraulisch betätigt werden, dass das jeweilige zu schließende Schaltelement und/oder die jeweilige zu schließende Kupplung, ausgehend von einem entleerten Zustand, befüllt. Erfindungsgemäß wird von einer Steuerungseinrichtung eine aktuelle Betriebssituation des Antriebsstrangs automatisch detektiert, wobei die Steuerungseinrichtung abhängig von der detektierten Betriebssituation des Antriebsstrangs für das jeweilige zu schließende Schaltelement und/oder für die jeweilige zu schließende Kupplung Befüllungsparameter bestimmt, auf Grundlage derer das jeweilige zu schließende Schaltelement und/oder die jeweils zu schließende Kupplung befüllt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Hauptkomponenten eines Antriebsstrangs sind ein Antriebsaggregat und ein Getriebe, wobei das Getriebe des Antriebsstrangs zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschaltet ist. Das Getriebe wandelt Drehzahlen und Drehmomente und stellt so das Zugkraftangebot des Antriebsaggregats am Abtrieb des Antriebsstrangs bereit. Das Getriebe umfasst hydraulisch und/oder elektrohydraulisch betätigte Schaltelemente, die zur Ausführung eines Gangwechsels geschlossen bzw. zugeschaltet oder geöffnet bzw. weggeschaltet werden. Weiterhin umfasst ein Antriebsstrang mindestens eine ebenfalls hydraulisch oder elektrohydraulisch betätigte Anfahrkupplung, die zwischen die Schaltelemente des Getriebes und das Antriebsaggregat geschaltet ist.
Um ein hydraulisch oder elektrohydraulisch betätigtes Schaltelement oder eine hydraulisch oder elektrohydraulisch betätigte Kupplung zu schließen, muss das jeweilige Schaltelement bzw. die jeweilige Kupplung hydraulisch befüllt werden, wobei erst dann, wenn das jeweilige Schaltelement bzw. die jeweilige Kupplung bis zu einem sogenannten Anlegedruck befüllt ist, vom Schaltelement bzw. der Kupplung ein Moment übertragen wird. Dann, wenn das jeweilige Schaltelement bzw. die jeweilige Kupplung durch einen relativ hohen Anlegedruck von zum Beispiel mehr als 5 bar gekennzeichnet ist, kann beim Öffnen des jeweiligen Schaltelements bzw. der jeweiligen Kupplung dasselbe bzw. dieselbe hinsichtlich der Befüllung auf einen Ruhedruck abgesenkt werden, wobei ein solcher Ruhedruck weit genug vom Anlegedruck entfernt ist, um zuverlässig eine Momentübertragung zu verhindern, wobei jedoch der Ruhedruck ausreichend hoch genug ist, um ein Entleeren des Schaltelements bzw. der Kupplung sowie der Zuleitungen zu verhindern.
Die Verwendung von Schaltelementen bzw. Kupplungen mit einem derart hohen Anlegedruck ist einerseits teuer und erfordert andererseits einen relativ großen Bauraum.
Es ist daher aus der Praxis bereits bekannt, Schaltelemente und Kupplungen zu verwenden, die durch einen relativ geringen Anlegedruck von weniger als 3 bar gekennzeichnet sind. Bei solchen Schaltelementen bzw. Kupplungen kann jedoch aufgrund des relativ ungenauen Regelverhaltens von Ventilen, die der Befüllung derselben dienen, kein Ruhedruck realisiert werden, sodass sich solche Schaltelemente bzw. Kupplungen beim Öffnen inklusive der Zuleitungen entleeren. Vor einem erneuten Schließen der Schaltelemente bzw. Kupplungen müssen dieselben dann wieder vom entleerten Zustand auf Anlegedruck befüllt werden, und zwar derart, dass dieselben innerhalb einer kurzen Zeitspanne so befüllt werden, dass dieselben während der Befüllung kein Moment übertragen und soweit befüllt sind, dass bei einer nachfolgenden Anforderung dieselben direkt reagieren. Um diese Anforderungen zu erfüllen, müssen bislang relativ geringe Toleranzen an beteiligten Bauteilen eingehalten werden, wodurch relativ hohe Bauteilkosten verursacht werden.
Aus der DE 195 46 292 A1 ist ein Verfahren zur automatischen Abstimmung des Befüllvorgangs von Schaltelementen eines Getriebes bekannt, wobei der Befüll- und Anlegevorgang der Schaltelemente in eine Schnellfüllphase und eine Füllausgleichsphase unterteilt ist, wobei die Schnellfüllphase durch einen Schnellfülldruck und eine Schnellfüllzeit und die Füllausgleichsphase durch einen Füllausgleichsdruck und eine Füllausgleichszeit parametriert wird, und wobei zur Optimierung zwei dieser vier Parameter vorgegeben und die anderen beiden Parameter mittels eines vorgegebenen Druckverlaufs bestimmt wenden.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird von einer Steuerungseinrichtung eine aktuelle Betriebssituation des Antriebsstrangs automatisch detektiert, wobei die Steuerungseinrichtung abhängig von der detektierten Betriebssituation des Antriebsstrangs für das jeweilige zu schließende Schaltelement und/oder für die jeweilige zu schließende Kupplung Befüllungsparameter bestimmt, auf Grundlage derer das jeweilige zu schließende Schaltelement und/oder die jeweilige zu schließende Kupplung befüllt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erstmals vorgeschlagen, Schaltelement und/oder Kupplungen eines Antriebsstrangs abhängig von einer detektierten Betriebssituation des Antriebsstrangs zu befüllen. Dies hat den Vorteil, dass bei Schaltelementen und Kupplungen, die durch einen relativ geringen Anlegedruck gekennzeichnet sind und für die kein Ruhedruck realisiert werden kann, erhöhte Toleranzen zulässig sind. Abhängig von der detektierten Betriebssituation wenden erfindungsgemäß Unterbefüllungen oder Überbefüllungen der Schaltelemente und/oder Kupplungen zugelassen, da abhängig von der Betriebssituation des Antriebsstrangs dieselben den Fahrkomfort nicht beeinträchtigen.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine schematisierte Darstellung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuggetriebes; und
2 ein Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Antriebsstrangs.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs und kann vorzugsweise bei dem in 1 schematisiert gezeigten Antriebsstrang eines Traktors bzw. Schleppers zum Einsatz kommen, der ein Antriebsaggregat 1 und ein zwischen das Antriebsaggregat 1 und einen Abtrieb 2 geschaltetes Getriebe 3 umfasst, welches als Lastschaltgetriebe ausgeführt ist.
Das Getriebe 3 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel insgesamt drei parallel geschaltete Kupplungen 4, 5 und 6, nämlich eine Kupplung 4 für eine Rückwärtsfahrt und zwei Kupplungen 5 und 6 für eine Vorwärtsfahrt, nämlich für Vorwärtsfahrten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, wobei mit jeder der gezeigten Kupplungen 4, 5 und 6 nicht gezeigte Übersetzungsstufen zusammenwirken.
Die Kupplung 4 für die Rückwärtsfahrt sowie eine der Kupplungen 5 bzw. 6 für die Vorwärtsfahrt, nämlich diejenige, die mit der Übersetzungsstufe mit der geringeren Übersetzung zusammenwirkt, sind als Anfahrkupplungen ausgeführt. Bei den Kupplungen 4, 5 und 6 handelt es sich um hydraulisch oder elektrohydraulisch betätigte Kupplungen.
Die Kupplungen 4, 5 und 6 und die mit denselben zusammenwirkenden, nicht gezeigten Übersetzungsstufen sind Bestandteil eines sogenannten Lastschaltteils des Getriebes 3.
Zusätzlich zu den Kupplungen 4, 5 und 6 verfügt das Getriebe 3 des in 1 gezeigten Antriebsstrangs über eine Kriechganggruppe 7 sowie eine Synchrongruppe 8. In der Kriechganggruppe 7 sowie der Synchrongruppe 8 sind Schaltelemente verbaut, die ebenfalls hydraulisch oder elektrohydraulisch betätigt sind, wobei zur Ausführung eines Gangwechsels im Getriebe 3 mindestens eines dieser Schaltelemente geöffnet bzw. weggeschaltet und mindestens ein anderes dieser Schaltelement geschlossen bzw. zugeschaltet wird.
Die Kupplungen 4, 5 und 6 sowie die in 1 im Detail nicht gezeigten Schaltelemente des Getriebes 3 sind vorzugsweise durch einen relativ geringen Anlegedruck von weniger als 3 bar gekennzeichnet, sodass für dieselben kein Ruhedruck realisiert wenden kann, der deutlich unter dem Anlegedruck liegt und ein Entleeren der Kupplungen bzw. Schaltelemente sowie deren Zuleitungen verhindert.
Daher werden die Kupplungen 4, 5 und 6 sowie die im Detail nicht gezeigten Schaltelemente beim Öffnen inklusive der Zuleitungen entleert, sodass dieselben jeweils beim Schließen bzw. Zuschalten ausgehend von einem entleerten Zustand zu befüllen sind.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass eine Steuerungseinrichtung des Antriebsstrangs, insbesondere eine Getriebesteuerungseinrichtung des Getriebes 3, eine aktuelle Betriebssituation des Antriebsstrangs automatisch detektiert, und dass die Steuerungseinrichtung abhängig von der automatisch detektieren Betriebssituation des Antriebsstrangs für das jeweilige zu schließende Schaltelement und/oder für die jeweilige zu schließende Kupplung 4, 5, 6 automatisch Befüllungsparameter bestimmt, auf Grundlage derer das jeweilige zu schließende Schaltelement und/oder die jeweilige zu schließende Kupplung vom entleerten Zustand auf Anlegedruck befüllt wird.
Der hier vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass abhängig von der detektierten Betriebssituation des Antriebsstrangs eine Unterbefüllung oder eine Überbefüllung eines zu schließenden Schaltelements bzw. einer zu schließenden Kupplung 4, 5, 6 in Kauf genommen werden kann, ohne dass ein Schaltungskomfort bzw. ein Fahrkomfort des Antriebsstrangs unzulässig stark beeinträchtigt wird. Hierdurch können größere Toleranzen für Baugruppen im Getriebe zugelassen wenden.
Dann, wenn als Betriebssituation des Antriebsstrangs zum Beispiel ein Rangieren mit Pedalbetätigung oder ein automatisiertes Anfahren erkannt wird, bestimmt die Steuerungseinrichtung Befüllungsparameter derart, dass eine Überbefüllung des jeweiligen zu schließenden Schaltelements und/oder der jeweiligen zu schließenden Kupplung 4, 5, 6 sicher vermieden, jedoch eine Unterbefüllung bei einer relativ langen Befüllzeit zugelassen wird. Eine unterbefüllte Anfahrkupplung bzw. ein unterbefülltes Schaltelement sind nämlich bei einem Rangierbetrieb bzw. beim Anfahren des Antriebsstrangs ohne gravierende Komforteinbußen tolerabel. Keinesfalls dürfen jedoch in dieser Betriebssituation Überbefüllungen und damit verbundene Momentenstöße im Antriebsstrang auftreten.
Wird zum Beispiel ein Rangieren oder ein Anfahren des Antriebsstrangs detektiert, so kann die Steuerungseinrichtung die Befüllungsparameter derart festlegen, dass sich zum Beispiel der in 2 gezeigte Befüllvorgang 9 einstellt, der durch eine relativ lange Befüllzeit Δt₂ gekennzeichnet ist, und der während einer relativ kurzen Zeitspanne der Befüllung mit einem relativ hohen Befülldruck p_2a und während einer sich hieran anschließenden relativ langen Zeitspanne der Befüllung mit einem relativ geringen Befülldruck p_2e das jeweilige zu schließende Schaltelement bzw. die jeweilige zu schließende Kupplung 4, 5, 6 auf Anlegedruck p_A befüllt.
Wird hingegen von der Steuerungseinrichtung als Betriebssituation ein Synchrongangwechsel bzw. eine Synchronschaltung, eine Lastschaltung oder auch eine Reversierung detektiert, so bestimmt die Steuerungseinrichtung die Befüllungsparameter derart, dass eine Unterbefüllung des jeweiligen zu schließenden Schaltelements und/oder der jeweiligen zu schließenden Kupplung 4, 5, 6 sicher vermieden wird, dass jedoch eine Überbefüllung bei einer kurzen Befüllzeit zugelassen wird.
In diesem Fall kann die Steuerungseinrichtung die Befüllparameter derart bestimmen, dass sich zum Beispiel der in 2 gezeigte Befüllvorgang 10 einstellt, der durch eine relativ kurze Befüllzeit Δt₁ gekennzeichnet ist, bei welchem demnach während einer relativ langen Zeitspanne mit einem relativ hohen Befülldruck p_1a gearbeitet wird, um das jeweilige Schaltelement bzw. die jeweilige Kupplung 4, 5, 6 auf Anlegedruck p_A zu befüllen. Gegebenenfalls kann während einer sich an die mit dem Druck P_1a erfolgende Befüllung anschließenden, relativ kurzen Zeitspanne mit einem relativ geringen Befülldruck befüllt werden, um den Anlegedruck p_A bereitzustellen.
Wie bereits ausgeführt, wird von einer Steuerungseinrichtung, insbesondere von einer Getriebesteuerungseinrichtung, die Betriebssituation des Antriebsstrangs automatisch detektiert. Dies kann auf Grundlage einer Fahrpedalbetätigung und/oder einer Bremspedalbetätigung und/oder einer Kupplungspedalbetätigung und/oder einer Fahrgeschwindigkeit des Antriebsstrangs erfolgen. Darüber hinaus können weitere Eingangsgrößen zur automatischen Ermittlung der aktuellen Betriebssituation des Antriebsstrangs verwendet werden, so zum Beispiel von einem Fahrer betätigte Knöpfe oder Schalter, auf Grundlage derer Kupplungen oder Schaltelemente automatisch bzw. automatisiert geöffnet bzw. geschlossen werden.
Insbesondere wird die oder jede Anfahrkupplung des Antriebsstrangs auf die obige Art und Weise befüllt.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsaggregat
2: Abtrieb
3: Getriebe
4: Kupplung
5: Kupplung
6: Kupplung
7: Kriechganggruppe
8: Synchrongruppe
9: Befüllvorgang
10: Befüllvorgang

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19546292 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs, der ein Antriebsaggregat, ein zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschaltetes Getriebe mit mehreren Schaltelementen und mindestens eine Kupplung umfasst, wobei das oder jedes Schaltelement und die oder jede Kupplung zum Schließen bzw. Zuschalten derselben derart hydraulisch oder elektrohydraulisch betätigt wird, dass das jeweilige zu schließende Schaltelement und/oder die jeweilige zu schließende Kupplung ausgehend von einem entleerten Zustand befüllt, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Steuerungseinrichtung eine aktuelle Betriebssituation des Antriebsstrangs automatisch detektiert wird, und dass die Steuerungseinrichtung abhängig von der detektierter Betriebssituation des Antriebsstrangs für das jeweilige zu schließende Schaltelement und/oder für die jeweilige zu schließende Kupplung Befüllungsparameter bestimmt, auf Grundlage derer das jeweilige zu schließende Schaltelement und/oder die jeweilige zu schließende Kupplung befüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn als Betriebssituation ein Rangieren oder ein Anfahren des Antriebsstrangs detektiert wird, die Steuerungseinrichtung Befüllungsparameter derart bestimmt, dass eine Überbefüllung des jeweiligen zu schließenden Schaltelements und/oder der jeweiligen zu schließenden Kupplung vermieden jedoch eine Unterbefüllung bei einer relativ langen Befüllzeit zugelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass hierzu während einer relativ kurzen Zeitspanne der Befüllung mit einem relativ hohen Befülldruck und während einer sich hieran anschließenden einer relativ Zeitspanne der Befüllung mit einem relativ geringen Befülldruck das jeweilige zu schließende Schaltelement und/oder die jeweilige zu schließende Kupplung befüllt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn als Betriebssituation ein Synchrongangwechsel oder eine Lastschaltung oder ein Reversieren detektiert wird, die Steuerungseinrichtung Befüllungsparameter derart bestimmt, dass eine Unterbefüllung des jeweiligen zu schließenden Schaltelements und/oder der jeweiligen zu schließenden Kupplung vermieden jedoch eine Überbefüllung bei einer relativ kurzen Befüllzeit zugelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass hierzu während einer relativ langen Zeitspanne der Befüllung mit einem relativ hohen Befülldruck und gegebenenfalls während einer sich hieran anschließenden relativ kurzen Zeitspanne der Befüllung mit einem relativ geringen Befülldruck das jeweilige zu schließende Schaltelement und/oder die jeweilige zu schließende Kupplung befüllt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Betriebssituation des Antriebsstrangs von einer Getriebesteuerungseinrichtung des Getriebes automatisch detektiert wird, und zwar auf Grundlage einer Fahrpedalbetätigung und/oder einer Bremspedalbetätigung und/oder einer Kupplungspedalbetätigung und/oder einer Fahrgeschwindigkeit.