DE102016200191A1

DE102016200191A1 - Verfahren zum Betreiben eines Leistungsverzweigungsgetriebes

Info

Publication number: DE102016200191A1
Application number: DE102016200191.4A
Authority: DE
Inventors: Simon Geiger; Matthias MADLENER
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-01-11
Filing date: 2016-01-11
Publication date: 2017-07-13
Also published as: US20170198811A1; US10274080B2

Abstract

Beim Wechsel von einem ersten Fahrbereich in einen zweiten Fahrbereich bei einem stufenlos verstellbaren Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem stufenlos verstellbaren Zweig und einem mechanischen Zweig, bei welchem während der Bereichsschaltung die Synchrondrehzahl konstant gehalten ist, wird die Bereichsschaltung abgebrochen, wenn eine zuvor definierte Schwelle mindestens einer Fahranforderung überschritten ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Leistungsverzweigungsgetriebes nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Gattungsgemäße Leistungsverzweigungsgetriebe weisen einen stufenlos verstellbaren Leistungszweig, welcher beispielsweise als hydrostatischer Leistungszweig oder elektrischer Leistungszweig ausgeführt sein kann, und einen mechanischen Leistungszweig auf, welche über ein Summierungsgetriebe summiert werden. Zusätzlich weisen diese gattungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe mindestens zwei Fahrbereiche auf, welche mittels Kupplungen schaltbar sind und innerhalb welchen stufenlos die Abtriebsdrehzahl des Leistungsverzweigungsgetriebes variiert werden kann.
Die DE 10 2006 055 724 A1 offenbart ein gattungsgemäßes hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe, bei welchem die Schaltung von einem ersten Fahrbereich in einen zweiten Fahrbereich bei Synchrondrehzahl erfolgt, um eine gute Schaltqualität ohne Schaltruckeln zu erreichen. Während der Schaltung von einem Fahrbereich in den anderen Fahrbereich wird die Übersetzung im stufenlosen Leistungszweig konstant gehalten, so dass der Synchronpunkt während der Schaltung erhalten bleibt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Betreiben eines Leistungsverzweigungsgetriebes zu schaffen, mittels welchem ein Fahrzeugführer reproduzierbare nachvollziehbare Reaktionen des Fahrzeugs auf seine Vorgaben erhält.
Die Erfindung wird mit einem auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden gattungsgemäßen Verfahren gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Leistungsverzweigungsgetriebe die Übersetzung im stufenlosen Leistungszweig solange konstant hält, bis eine Schaltung von einem Bereich in den nächsten Bereich abgeschlossen ist. Ändert sich jedoch genau während dem Wechseln von einem Bereich in den nächsten Bereich die Anforderung des Fahrzeugführers, indem der Fahrzeugführer beispielsweise das Fahrpedal schlagartig los lässt und zusätzlich beispielsweise die Betriebsbremse betätigt, so erwartet der Fahrzeugführer, dass das Getriebe die Übersetzung zeitnah verändert, um so das Fahrzeug abzubremsen. Da eine Übersetzungsänderung jedoch nur nach Abschluss der Bereichsschaltung möglich ist, beinhaltet das erfindungsgemäße Verfahren den Abbruch einer Bereichsschaltung in Abhängigkeit von geänderten Fahranforderungen.
Um den Abbruch einer Bereichsschaltung näher darzustellen, wird zunächst eine Bereichsschaltung beschrieben, welche ohne Abbruch vollständig durchgeführt wird. Die beschriebene Bereichsschaltung wird als Hochschaltung, beispielsweise von einem ersten Fahrbereich in einen zweiten Fahrbereich beschrieben, wobei eine Rückschaltung, beispielsweise vom zweiten in den ersten Fahrbereich in umgekehrter Reihenfolge stattfindet.
Aus Daten eines Fahrpedals oder eines anderen Beschleunigungswunsch anzeigenden Signals erkennt eine elektronische Steuereinheit, dass der Fahrerwunsch eine weitere Beschleunigung des Fahrzeugs vorsieht. Aus Daten der aktuellen Ist- bzw. aus Daten der aktuellen Soll-Dynamik und dem jeweiligen Übersetzungsabstand zum Synchronpunkt errechnet die elektronische Steuereinheit die Zeitspanne bis die Synchrondrehzahl zum Wechseln des Fahrbereichs erreicht wird. Abhängig von dieser Zeitdauer wird, sofern weitere Rahmenbedingungen erfüllt sind, die zuschaltende Bereichskupplung mit Hydraulikflüssigkeit vorgefüllt und anschließend solange im Schließsinne betätigt, bis diese geschlossen ist. Mit dem Schließen der zugeschalteten Bereichskupplung erkennt die elektronische Steuereinheit, dass der Fahrbereichswechsel aktiv ist. Solange der Fahrbereichswechsel aktiv ist, wird die Übersetzung des stufenlosen Leistungszweigs zuerst in den Synchronpunkt gestellt und dann dort aktiv gehalten. Dieses Konstanthalten der Übersetzung wird solange aufrecht erhalten, bis die elektronische Steuereinheit erkennt, dass der Fahrbereichswechsel nicht mehr aktiv ist. Der Fahrbereichswechsel ist nicht mehr aktiv, wenn eine zuvor definierte Zeitspanne verstrichen ist, nachdem die abzuschaltende Kupplung völlig im Öffnungssinne betätigt ist. Die Zeitdauer für das Schließen der zuzuschaltenden Kupplung wird als erster Abschnitt bezeichnet. Nachdem eine zuvor definierte Zeitspanne abgelaufen ist, bei welcher die zuschaltende Kupplung und die abzuschaltende Kupplung beide im Schließsinne betätigt sind, wird die abzuschaltende Kupplung im Öffnungssinne betätigt. Wird die abzuschaltende Kupplung im Öffnungssinne betätigt, so wird dies als zweiter Abschnitt der Schaltung bezeichnet. Ist der Fahrbereichswechsel abgeschlossen und die Getriebeübersetzung befindet sich noch im Bereich des Synchronpunktes, so wird ein weiterer Fahrbereichswechsel für eine definierte Zeit gesperrt, um ein ständiges Hin- und Herschalten, sogenannte Pendelschaltungen, zu verhindern. Dieser Zeitbereich wird auch als dritter Abschnitt bezeichnet.
Ändert sich nun während dieses Fahrbereichswechsels, in welchem gezwungenermaßen die Übersetzung des stufenlosen Leistungszweigs konstant gehalten ist, die Fahranforderung über eine zuvor definierte Schwelle, so wird der Wechsel des Fahrbereichs nicht zu Ende geführt sondern abgebrochen und je nachdem, in welchem Abschnitt sich der Fahrbereichswechsel befindet, die abzuschaltende Kupplung entweder gar nicht geöffnet oder falls diese bereits im Öffnungssinne betätigt ist, wieder geschlossen, um schnellstmöglich das Zeitfenster des aktiven Fahrbereichswechsels zu verlassen, um die Übersetzung des stufenlosen Leistungszweigs wieder verändern zu können. Die elektronische Steuereinheit erkennt, dass eine Änderung der Fahranforderung vorliegt, wenn während der Schaltung vom ersten Fahrbereich in den zweiten Fahrbereich entweder eine Reversieranforderung erkannt wird oder ein Winkel eines Fahrpedals über einen zuvor definierten Wert verändert wird und/oder ein Verbrennungsmotor, welcher das Getriebe antreibt, eine zuvor definierte Drückung übersteigt und/oder eine externe oder interne Abtriebsdrehzahlanforderung einen zuvor definierten Wert übersteigt und/oder ein Sollgradient des Getriebes einen zuvor definierten Wert übersteigt und/oder eine Hochdruckregelung einen zuvor definierten Wert übersteigt und/oder ein Fahrbereichswunsch oder eine Fahrbereichsbegrenzung, beispielsweise nur Fahrbereich 1) angefordert wird und/oder die Schubregelung einen zuvor definierten Wert übersteigt.
Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen.
Es zeigen:
1 ein Zeitdiagramm einer vollständigen Bereichsschaltung von einem ersten Fahrbereich in einen zweiten Fahrbereich als Hochschaltung dargestellt;
2 einen Abbruch der Fahrbereichsschaltung innerhalb des ersten Abschnitts;
3 einen Wechsel des Fahrbereichs im zweiten Abschnitt;
4 einen Wechsel des Fahrbereichs im dritten Abschnitt; und
5 einen Abbruch des Fahrbereichswechsels im ersten Abschnitt durch Erkennen einer Sollabtriebsdrehzahländerung.
Fig. 1:
Auf der Ordinate ist der Verlauf des Hydraulikdrucks, mit welchem die zuschaltende Kupplung und die abzuschaltende Kupplung beaufschlagt werden, dargestellt. Dabei befindet sich die Kupplung bei hohem Druck im geschlossenen Zustand und bei niedrigem Druck im geöffneten Zustand. Geschlossener Zustand bedeutet, dass die Kupplung Drehmoment übertragen kann. Geöffneter Zustand bedeutet, dass die Kupplung kein Drehmoment übertragen kann. Auf der Abszisse ist der zeitliche Verlauf dargestellt. Vor dem ersten Abschnitt 1 wird die zuzuschaltende Kupplung mit Hydraulikflüssigkeit vorbefüllt, so dass der Druck der zuzuschaltenden Kupplung 4 gegenüber seinem Grundniveau erhöht ist. Ebenso ist vor dem ersten Abschnitt 1 der Druck der abzuschaltenden Kupplung 5 auf seinem Maximalniveau bzw. auf einem Niveau, bei dem die abzuschaltende Kupplung noch kraftschlüssig geschlossen ist. Das Druckniveau muss dabei nicht zwingend dem Maximaldruck entsprechen. Zu Beginn des ersten Abschnitts 1 wird der Druck der zuzuschaltenden Kupplung 4 auf sein Schließniveau erhöht, wodurch die zuzuschaltende Kupplung im Schließsinne betätigt wird. Gleichzeitig wird das Signal Fahrbereichswechsel aktiv 6 gesetzt, welches bis zum Ende des zweiten Abschnitts 2 aktiv bleibt. Während das Signal Fahrbereichswechsel aktiv 6 gesetzt ist, bleibt die Übersetzung des stufenlos verstellbaren Leistungszweigs konstant. Am Ende des ersten Abschnitts 1 und dem Beginn des zweiten Abschnitts 2 wird der Druck der abzuschaltenden Kupplung 5 reduziert, so dass diese im Öffnungssinne betätigt wird. Befindet sich der Druck der abzuschaltenden Kupplung 5 auf seinem niedrigen Niveau und eine gewisse Sicherheitszeitspanne ist vergangen, so dass gewährleistet ist, dass sich diese Kupplung sicher im geöffneten Zustand befindet, ist das Ende des zweiten Abschnitts erreicht. Die Übersetzung des stufenlosen Leistungszweigs muss nach dem Ende des zweiten Abschnitts bzw. dem Ende des Signals Fahrbereichswechsel aktiv 6 nicht mehr konstant gehalten werden. Bleibt die Drehzahl jedoch weiterhin in einem zuvor definierten Bereich nahe dem Synchronpunkt, so befindet sich das Getriebe im dritten Abschnitt 3.
Fig. 2:
Bis auf den Abbruch des Fahrbereichs ist die Benummerung und Beschreibung identisch mit der Darstellung in 1. Ändert sich im ersten Abschnitt die Fahranforderung, so dass die elektronische Steuereinheit einen Abbruchwillen erkennt und die Schaltung zum Wechsel des Fahrbereichs befindet sich noch im ersten Abschnitt 1, so findet ein Fahrbereichswechselabbruch 7 statt, indem der Druck der zuzuschaltenden Kupplung sofort wieder auf das Grundniveau reduziert wird und bei Erreichen des Grundniveaus und einer Sicherheitszeitspanne das Signal Fahrbereichswechsel aktiv 6 wieder abgeschaltet wird, so dass eine Übersetzungsverstellung sofort möglich ist. Somit verkürzt sich der Fahrbereichswechsel erheblich und die Fahranforderung kann sofort umgesetzt werden. Der Fahrzeugführer erhält somit eine direkte Umsetzung seiner Anforderung und somit eine direkte Fahrzeugreaktion.
Fig. 3:
Erkennt die elektronische Steuereinheit, dass der Fahrzeugführer innerhalb des Fahrbereichswechsels, beispielsweise eine Reversierung durchführen möchte oder sich die Fahranforderung so ändert, dass ein Abbruchswille 7 erkannt wird und der Fahrbereichswechsel befindet sich im zweiten Abschnitt 2, so wird der alte Fahrbereichswechsel 6 abgebrochen und der Druck der abzuschaltenden Kupplung 5 sofort wieder erhöht und dadurch die abzuschaltende Kupplung sofort wieder über eine verkürzte Schaltung geschlossen, wodurch das Signal Fahrbereichswechsel aktiv 6 wieder neu ausgegeben und nach dessen Ablauf kann die Übersetzung sofort wieder verstellt werden.
Fig. 4:
Erkennt die elektronische Steuereinheit, dass ein Abbruch des Fahrbereichswechsels gewünscht ist und das Fahrzeug befindet sich noch im dritten Abschnitt, d. h. die Drehzahl befindet sich noch im Bereich der Synchrondrehzahl, der vorherige Fahrbereichswechsel ist jedoch vollständig abgeschlossen, so wird die Schaltsperrzeit zur Pendelverhinderung aufgehoben und die abzuschaltende Kupplung sofort wieder mit Druck befüllt und über eine verkürzte oder auch über eine normale Schaltung wieder geschaltet. Dadurch wird wieder das Signal Fahrbereichswechsel aktiv 6 ausgegeben. Es erfolgt eine wie zuvor schon beschriebene Schaltung. Sobald das Signal Fahrbereichswechsel aktiv 6 nicht mehr ausgegeben wird, kann die Übersetzung, wie von der Fahreranforderung erkannt, umgesetzt werden. Das Fahrzeug reagiert somit schneller, da, sobald der Abbruch detektiert wird, eine schnelle Schaltung eingeleitet werden kann. Dadurch wird die Mindestzeit im neuen Fahrbereich aufgehoben.
Fig. 5:
Als Abbruchkriterium ist in dieser Darstellung die Soll-Abtriebsdrehzahl 8 mitdargestellt. Wird die Soll-Abtriebsdrehzahl bei einer Hochschaltung um einen Betrag kleiner, so wird erkannt, dass der Fahrer nicht weiterbeschleunigen möchte und damit die Schaltung abgebrochen werden soll. Die Soll-Abtriebsdrehzahl kann entweder aus dem Fahrpedal direkt bestimmt werden, es besteht aber auch die Möglichkeit über eine externe Größe, wie beispielsweise RTOS diese Information zu erlangen. Solange die Soll-Abtriebsdrehzahl in einer Richtung ansteigt, wird nichts gespeichert, jedoch wenn eine Änderung der Soll-Abtriebsdrehzahl erfolgt, wird dieser Wert 10 gespeichert. Bewegt sich die Soll-Abtriebsdrehzahl 8 weiterhin in die andere Richtung, so beginnt sich die Differenz 9 weiter zu erhöhen. Überschreitet diese Differenz 9 einen bestimmten Wert, so wird die Abbrucherkennung aktiv und der Fahrbereichswechsel wird abgebrochen. Je nachdem welche Fahrbedingungen vorliegen, kann eine schnelle Rückschaltung oder eine normale Rückschaltung erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: erster Abschnitt
2: zweiter Abschnitt
3: dritter Abschnitt
4: Druck der zuschaltenden Kupplung
5: Druck der abschaltenden Kupplung
6: Fahrbereichswechsel aktiv
7: Fahrbereichswechselabbruch
8: Soll-Abtriebsdrehzahl
9: Differenz zwischen Maximalwert und Minimalwert
10: Maximalwert der geforderten Soll-Abtriebsdrehzahl 8 während eines Bereichswechsels
11: Flag, das anzeigt, dass ein Schaltungsabbruch erkannt wurde

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006055724 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Leistungsverzweigungsgetriebe mit mindestens zwei Fahrbereichen, wobei von einem ersten Fahrbereich in einen zweiten Fahrbereich geschaltet wird, indem eine erste drehmomentübertragende abzuschaltende Kupplung im Öffnungssinne solange betätigt wird, bis diese abzuschaltende Kupplung kein Drehmoment mehr überträgt und eine zweite zuschaltende Kupplung solange im Schließsinne betätigt wird, bis diese zuschaltende Kupplung das Drehmoment überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Änderung von mindestens einer Fahranforderung über eine zuvor definierte Schwelle die Schaltung vom ersten Fahrbereich in den zweiten Fahrbereich unterbrochen wird und die Kupplung so angesteuert wird, dass das Getriebe in den ersten Fahrbereich zurückkehrt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung der Fahranforderung vorliegt, wenn während der Schaltung vom ersten Fahrbereich in den zweiten Fahrbereich eine Reversieranforderung erkannt wird und/oder ein Winkel eines Fahrpedals über einen zuvor definierten Wert verändert wird und/oder ein Verbrennungsmotor, welcher das Getriebe antreibt eine zuvor definierte Drückung übersteigt und/oder eine externe oder interne Abtriebsdrehzahlanforderung einen zuvor definierten Wert übersteigt und/oder ein Sollgradient des Getriebes einen zuvor definierten Wert übersteigt und/oder eine Hochdruckregelung einen zuvor definierten Wert übersteigt und/oder ein Fahrbereichswunsch und/oder eine Fahrbereichsbegrenzung, beispielsweise nur Fahrbereich 1, angefordert wird und/oder die Schubregelung einen zuvor definierten Wert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer vollständigen Hochschaltung vom ersten Fahrbereich in den zweiten Fahrbereich nach dem Vorbefüllen der zuschaltenden Kupplung nacheinander drei Abschnitte durchlaufen werden, wobei in einem ersten Abschnitt die zuschaltende Kupplung im Schließsinne betätigt wird und dadurch Drehmoment überträgt, in einem zweiten Abschnitt die abzuschaltende Kupplung im Öffnungssinne betätigt wird, bis nahezu kein Drehmoment von dieser abzuschaltenden Kupplung übertragen wird und in einem dritten Abschnitt der Wechsel vom ersten Fahrbereich in den zweiten Fahrbereich abgeschlossen ist und die Übersetzung sich noch in einem Bereich des Synchronpunktes befindet, wobei die Übersetzung des Getriebes innerhalb des ersten und zweiten Abschnittes nahezu konstant gehalten ist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen der Änderung der mindestens einen Fahranforderung über der zuvor definierten Schwelle innerhalb des ersten Abschnitts die zuschaltende Kupplung im Öffnungssinne betätigt wird, wodurch die Schaltung abgebrochen wird und nach einer zuvor definierten Zeitspanne die Übersetzung im stufenlos verstellbaren Leistungszweig verändert wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen der Änderung der mindestens einen Fahranforderung über der zuvor definierten Schwelle innerhalb des zweiten Abschnitts die abzuschaltende Kupplung im Schließsinne betätigt wird und die zuschaltende Kupplung im Öffnungssinne betätigt wird, wodurch die Schaltung abgebrochen ist und nach einer zuvor definierten Zeitspanne die Übersetzung verstellt wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen der Änderung der mindestens einen Fahranforderung über der zuvor definierten Schwelle innerhalb des dritten Abschnitts die abzuschaltende Kupplung im Schließsinne betätigt wird und die zuschaltende Kupplung im Öffnungssinne betätigt wird, wodurch die Schaltung abgebrochen ist und nach einer zuvor definierten Zeitspanne die Übersetzung verstellt wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für den Abbruch einer Hochschaltung und/oder für den Abbruch einer Rückschaltung verwendet wird.