DE102011075169A1

DE102011075169A1 - Verfahren zum Steuern einer Schaltvorrichtung für Getriebe- und Kupplungsbetätigungsvorrichtungen eines automatisierten Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102011075169A1
Application number: DE102011075169A
Authority: DE
Inventors: Jochen BREUER; Dr. Rüchardt Christoph; Thomas Jäger; Roland Mair; Mario Steinborn
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2031-05-04
Also published as: DE102011075169B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Schaltvorrichtung für Getriebe- und Kupplungsbetätigungsvorrichtungen eines automatisierten Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs, mit einer Druckmittelversorgung, mit einem über Be- und Entlüftungsventile (22, 24) direkt an die Druckmittelversorgung angeschlossenen Stellzylinder (20) für eine Kupplung, mit wenigstens einem Hauptabschaltventil (4), dem über ein Druckleitungssystem (30, 32, 34) Schaltventile (10, 12; 16, 18) nachgeordnet sind, über welche mehrere Stellzylinder (6, 8) für das Ein- und Auslegen von Gangstufen des Schaltgetriebes und das Betätigen einer Getriebebremse an die Druckmittelversorgung angeschlossen sind, und mit einem Steuerungsgerät (26) zur Steuerung der genannten Schaltventile (4, 10, 12, 16, 18, 22, 24). Um eine Fehlfunktion der Kupplung bei einem Abfall des Versorgungsdrucks zu verhindern ist vorgesehen, dass vor einer Betätigung des Stellzylinders (20) für die Kupplung und nach dem Öffnen des wenigstens einen Hauptabschaltventils (4) in dem von dem Hauptabschaltventil (4) zu den Stellzylindern (6, 8) führenden Druckleitungssystem (30, 32, 34) der Druck des Druckmittels gemessen wird, und dass dann, wenn der gemessene Druck geringer ist als ein vorgegebener unterer Soll-Versor- gungsdruck eine Betätigung des Stellzylinders (20) für die Kupplung durch das Steuerungsgerät (26) unterbunden wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Schaltvorrichtung für Getriebe- und Kupplungsbetätigungsvorrichtungen eines automatisierten Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Unter dem Begriff "Kupplung" wird nachfolgend die zwischen einem Antriebsmotor und einem Schaltgetriebe angeordnete Trenn- und Anfahrkupplung verstanden.
Automatisierte Schaltgetriebe werden seit geraumer Zeit in unterschiedlichen Kraftfahrzeugtypen genutzt. Die Schaltbewegungen zum Schalten von Gangstufen, zum Betätigen von Kupplungen und von Getriebebremsen werden im Allgemeinen von druckmittelbetätigten Stellzylindern ausgeführt, die ihrerseits über Schaltventile bzw. Be- und Entlüftungsventile angesteuert werden.
Derartige Schaltgetriebe verwenden zumindest teilweise den Vorratsdruck eines Fahrzeugs, in welchem sie eingebaut sind. Die Schaltelemente, d.h. Hauptabschaltventile, diesen nachgeordnete Schaltventile sowie Be- und Entlüftungsventile werden entweder direkt mit diesem Vorratsdruck bzw. Systemdruck des Fahrzeugs oder mit einem beispielsweise mittels Druckminderventilen oder dergleichen abgesenkten konstanten Betriebsdruck versorgt. Das bedeutet, dass die Belastung der Schaltelemente, die Schaltzeiten, die Schaltgeräusche usw. nicht oder nur in geringem Maße beeinflusst werden können. Insbesondere bei einer direkt an den Versorgungsdruck angeschlossenen Kupplung besteht zusätzlich das Problem, dass eine Absicherung der Kupplungsfunktion bei einem Abfall des Versorgungsdrucks sichergestellt werden sollte, um eine Fehlfunktion zu verhindern. Dazu ist üblicherweise in der Druckmittelzuführleitung zum Stellzylinder für die Kupplung ein Rückschlagventil angeordnet, welches eine Entlüftung des Kupplungssystems bei einem Druckabfall verhindert.
Aus der DE 10 2006 040 476 A1 ist eine gattungsgemäße hydraulische oder pneumatische Steuerungseinrichtung eines automatisierten Schaltgetriebes bekannt, bei welchem ein Rückschlagventil unmittelbar hinter einer Druckmittelpumpe angeordnet ist, die Druckmittel in das Leitungssystem der Steuerungseinrichtung fördert. Rückschlagventile vermindern jedoch die Dynamik des nachgeordneten Stellsystems, benötigen einen entsprechenden Einbauraum und verursachen auch Kosten.
Aus der EP 1 858 740 B1 ist eine ebenfalls gattungsgemäße Steuerungseinrichtung bekannt, bei der ein Drucksensor an einer Druckleitung zwischen einem mit der Druckmittelversorgung verbundenen Schaltventil und dem Druckraum eines Kupplungsstellzylinders angeordnet ist. Mittels des Drucksensors kann bei geschlossenen Kupplungsschaltventilen ein leckagebedingter Druckabfall im genannten Druckraum festgestellt werden.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern einer Schaltvorrichtung für Getriebe- und Kupplungsbetätigungsvorrichtungen eines automatisierten Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs vorzustellen, bei dem eine Absicherung der Kupplungsfunktion auch ohne Rückschlagventil und ohne zusätzliche Bauteile und Komponenten gewährleistet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruches, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine fehlerhafte Kupplungsfunktion infolge eines Druckabfalls bei der Druckmittelversorgung auch verhindert werden kann, wenn bei nicht ausreichendem Versorgungsdruck für die Kupplungsbetätigungsvorrichtung die Kupplungsbetätigung unterbunden wird.
Demnach geht die Erfindung aus von Verfahren zum Steuern einer Schaltvorrichtung für Getriebe- und Kupplungsbetätigungsvorrichtungen eines automatisierten Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs, mit einer Druckmittelversorgung, mit einem über Be- und Entlüftungsventile direkt an die Druckmittelversorgung angeschlossenen Stellzylinder für eine Kupplung, mit wenigstens einem Hauptabschaltventil, dem über ein Druckleitungssystem Schaltventile nachgeordnet sind, über welche mehrere Stellzylinder für das Ein- und Auslegen von Gangstufen des Schaltgetriebes und das Betätigen einer Getriebebremse an die Druckmittelversorgung angeschlossen sind, und mit einem Steuerungsgerät zur Steuerung der genannten Schaltventile.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe, nämlich um eine Fehlfunktion der Kupplung bei einem Abfall des Versorgungsdruckes zu verhindern, ist vorgesehen, dass vor einer Betätigung des Stellzylinders für die Kupplung und nach dem Öffnen des wenigstens einen Hauptabschaltventils in dem von dem Hauptabschaltventil zu den Stellzylindern führenden Druckleitungssystem der Druck des Druckmittels gemessen wird, und dass dann, wenn der gemessene Druck geringer ist als ein vorgegebener unterer Soll-Versorgungsdruck eine Betätigung des Stellzylinders für die Kupplung durch das Steuerungsgerät unterbunden wird. Auf diese Weise kann eine Fehlfunktion infolge des Druckabfalls auch ohne den Einbau eines Rückschlagventils ausgeschlossen werden.
Der Versorgungsdruck wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung jeweils bei Einleitung einer Kupplungsbetätigung gemessen, und zwar vorzugsweise dann, wenn die stromab des Hauptschaltventils an das genannte Druckleitungssystem angebundenen Schaltventile nicht aktiv sind. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn überhaupt kein Schaltvorgang stattfindet oder wenn bei einem Schaltvorgang die Phase des Lastabbaues vorliegt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messung des Versorgungsdrucks bei schwankendem Versorgungsdruck mit einer höheren Frequenz erfolgt als bei einem weitgehend konstanten Versorgungsdruck. Demnach wird also die Häufigkeit der Druckmessung bei vorgegebenem Zeitintervall in Abhängigkeit von der Konstanz des Versorgungsdrucks bestimmt. Außerdem kann die Frequenz der Druckmessung von der jeweiligen Fahrsituation, der jeweils angewählten Steuerungsfunktion, einer Temperatur (Umgebungstemperatur, Druckmitteltemperatur) oder dergleichen abhängig gemacht werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass aus mehreren aufeinanderfolgenden kurzen Messungen des Versorgungsdrucks ein Druckverlauf interpoliert und durch Extrapolation unter Berücksichtigung des maximalen Versorgungsdrucks eine Versorgungsdruckprognose erstellt wird, so dass eine drohende Fehlfunktion der Kupplungsbetätigung im vorhinein erkannt werden kann.
Gemäß einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus einer andauernden, also längeren Messung des Versorgungsdrucks ein Druckverlauf ermittelt und unter Berücksichtigung des maximalen Versorgungsdrucks durch Extrapolation eine Versorgungsdruckprognose erstellt.
Damit nicht bei jeder größeren Abweichung des aktuellen Versorgungsdrucks vom maximalen Versorgungsdruck eine Kupplungsbetätigung unterbunden wird, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass im Steuerungsgerät ein Grenz-Versorgungsdruck abgespeichert ist und mit dem vom Drucksensor gemessenen Druck verglichen wird. Im Bereich zwischen dem Grenz- Versorgungsdruck und dem darunter liegenden unteren Soll-Versorgungsdruck ist eine angeforderte Kupplungsbetätigung unter Inkaufnahme einer verminderten Kupplungsfunktion, beispielsweise vermindertem Komfort und/oder verminderter Dynamik, möglich, und wird bei Bedarf auch durchgeführt.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. Diese zeigt schematisch eine Schaltvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens. Die in der einzigen Figur dargestellte Schaltvorrichtung, beispielsweise ein pneumatisches Schaltsystem zum Schalten eines automatisierten Schaltgetriebes und einer Trennkupplung für Nutzfahrzeuge, wird von einem fahrzeugseitigen Druckmittelversorgungssystem, welches einen Druckmittelvorratsbehälter 2 aufweist, mit Druckmittel versorgt.
Die Schaltvorrichtung weist im vorliegenden Fall ein dem Druckmittelvorratsbehälter 2 nachgeordnetes Hauptabschaltventil 4 auf, welches die diesem Hauptabschaltventil 4 nachgeordnete Schaltungsanordnung mit dem Druckmittelvorratsbehälter 2 verbinden oder von diesem trennen kann. Die nachgeordnete Schaltungsanordnung weist im dargestellten Fall zwei Stellzylinder 6 und 8 auf, wobei der erste Stellzylinder 6 ein doppelt wirkender Stellzylinder zum Wählen einer Gangstufe oder einer Schaltgasse und der zweite Stellzylinder 8 ein einseitig wirkender Stellzylinder für eine Getriebebremse ist.
Die beiden Druckkammern 6 und 11 des ersten Stellzylinders 6 werden jeweils über ein zugeordnetes 3/2-Wegeventil 10 bzw. 12 befüllt oder über eine Druckmittelabführleitung 14 entlüftet, während die einzige Druckkammer 13 des zweiten Stellzylinders 8 über ein 2/2-Wegeventil 16 befüllt und über ein 2/2-Wegeventil 18 über die Druckmittelabführleitung 14 entlüftet wird. Die beiden Wegeventile 10, 12 werden auch als Schaltventile und die beiden Wegeventile 16, 18 als Be- und Entlüftungsventile bezeichnet. Sie sind über Druckmittelleitungen 30, 32, 34 mit dem Hauptschaltventil 4 verbunden.
Das Schaltsystem umfasst weiter einen dritten, einseitig wirkenden Stellzylinder 20, welcher zur Betätigung einer nicht dargestellten Trennkupplung dient. Diese Kupplung dient zur antriebstechnischen Verbindung eines Antriebsmotors mit dem automatisierten Schaltgetriebe. Der einzige Druckraum 21 des dritten Stellzylinders 20 wird über ein 2/2-Wegeventil 22 befüllt und über ein 2/2-Wegeventil 24 sowie die Druckmittelabführleitung 14 entlüftet.
Überdies weist diese Schaltvorrichtung ein Steuerungsgerät 26 auf, welches über gestrichelt gezeichnete Steuerleitungen mit den genannten Schaltventilen 4, 10, 12, 16, 18, 22, 24 verbunden ist. Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist außerdem einen Drucksensor 28 mit dem Steuerungsgerät 26 verbunden, der in diesem Ausführungsbeispiel an der Druckleitung 34 angeordnet ist, welche von dem Hauptabschaltventil 4 zu dem Schaltventil 16 führt. Der dort messbare Versorgungsdruck ist aber identisch mit den Drücken aller drei von dem Hauptschaltventil 4 abzweigenden Druckleitungen 30, 32 und 34.
Um eine korrekte Kupplungsfunktion sicherzustellen, wird vor einer Kupplungsbetätigung, d.h. vor einer Ansteuerung des Stellzylinders 20, und nach dem Öffnen des im vorliegenden Beispiel einzigen Hauptabschaltventils 4 der Druck in dem diesem nachgeordneten Druckleitungssystem 30, 32, 34 mittel des Drucksensors 28 gemessen. Eine Betätigung des Stellzylinders 20 für die Kupplung wird von dem Steuerungsgerät 26 nur dann zugelassen, wenn der gemessene Druck größer als ein vorgegebener unterer Soll-Versorgungsdruck ist. Anders ausgedrückt wird das dem Kupplungsstellzylinder 20 zugeordnete Schaltventil 22 nur dann zum Öffnen der Kupplung betätigt, wenn der von dem Drucksensor 28 gemessene Druck stromab des Hauptschaltventils 4 größer als der zuvor festgelegte und im Steuerungsgerät 26 abgespeicherte untere Soll-Versorgungsdruck für den Kupplungsstellzylinder 20 ist.
Bezugszeichenliste

2: Druckmittelvorratsbehälter
4: Hauptabschaltventil
6: Stellzylinder
8: Stellzylinder
9: Druckraum
10: 3/2-Wegeventil
11: Druckraum
12: 3/2-Wegeventil
13: Druckraum
14: Druckmittelabführleitung
16: 2/2-Wegeventil
18: 2/2-Wegeventil
20: Stellzylinder
21: Druckraum
22: 2/2-Wegeventil
24: 2/2-Wegeventil
26: Steuerungsgerät
28: Drucksensor
30: Druckleitung
32: Druckleitung
34: Druckleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006040476 A1 [0004]
EP 1858740 B1 [0005]

Claims

Verfahren zum Steuern einer Schaltvorrichtung für Getriebe- und Kupplungsbetätigungsvorrichtungen eines automatisierten Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs, mit einer Druckmittelversorgung, mit einem über Be- und Entlüftungsventile (22, 24) direkt an die Druckmittelversorgung angeschlossenen Stellzylinder (20) für eine Kupplung, mit wenigstens einem Hauptabschaltventil (4), dem über ein Druckleitungssystem (30, 32, 34) Schaltventile (10, 12; 16, 18) nachgeordnet sind, über welche mehrere Stellzylinder (6, 8) für das Ein- und Auslegen von Gangstufen des Schaltgetriebes und das Betätigen einer Getriebebremse an die Druckmittelversorgung angeschlossen sind, und mit einem Steuerungsgerät (26) zur Steuerung der genannten Schaltventile (4, 10, 12, 16, 18, 22, 24), dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Betätigung des Stellzylinders (20) für die Kupplung und nach dem Öffnen des wenigstens einen Hauptabschaltventils (4) in dem von dem Hauptabschaltventil (4) zu den Stellzylindern (6, 8) führenden Druckleitungssystem (30, 32, 34) der Druck des Druckmittels gemessen wird, und dass dann, wenn der gemessene Druck geringer als ein vorgegebener unterer Soll-Versorgungsdruck ist, eine Betätigung des Stellzylinders (20) für die Kupplung durch das Steuerungsgerät (26) unterbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungsdruck bei Einleitung einer Kupplungsbetätigung gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungsdruck gemessen wird, während die an das Druckleitungssystem (30, 32, 34) angeschlossen Schaltventile (10, 12, 16, 18) nicht aktiv sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Versorgungsdrucks bei schwankendem Versorgungsdruck mit einer höheren Frequenz erfolgt als bei einem stabilen Versorgungsdruck.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Versorgungsdrucks von der jeweiligen Fahrsituation, der jeweils angewählten Steuerungsfunktion oder einer Temperatur abhängig gemacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus mehreren aufeinanderfolgenden kurzen Messungen des Versorgungsdrucks ein Druckverlauf interpoliert und durch Extrapolation eine Versorgungsdruckprognose erstellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer längeren Messung des Versorgungsdrucks ein Druckverlauf ermittelt und durch Extrapolation eine Versorgungsdruckprognose erstellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuerungsgerät (26) ein Grenz-Versorgungsdruck abgespeichert ist und mit dem vom Drucksensor (28) gemessenen Druck verglichen wird, und dass im Bereich zwischen dem Grenz-Versorgungsdruck und dem darunter liegenden unteren Soll- Versorgungsdruck eine angeforderte Kupplungsbetätigung unter Inkaufnahme einer verminderten Kupplungsfunktion bei Bedarf durchgeführt wird.