DE102019211405A1

DE102019211405A1 - Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges

Info

Publication number: DE102019211405A1
Application number: DE102019211405.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Nuber
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2021-02-04
Also published as: US20210033190A1; US11300201B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges (1) während einer Rückschaltung über Neutral in einem Getriebe (5) beschrieben. Während einer Rückschaltung über Neutral wird zumindest ein Schaltelement (A bis F) aus dem Kraftfluss des Getriebes (5) abgeschaltet und der Kraftfluss im Getriebe (5) unterbrochen. Eine Übertragungsfähigkeit einer Wandlerüberbrückungskupplung (4) wird auf ein Niveau geführt, zu dem die Wandlerüberbrückungskupplung (4) während eines positiven Motoreingriffes, während dem eine Drehzahl einer Antriebsmaschine (2) von einer Synchrondrehzahl einer Ist-Übersetzung in Richtung einer Synchrondrehzahl einer angeforderten Soll-Übersetzung geführt wird, in einem schlupffreien Betriebszustand vorliegt. Zusätzlich wird die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung (4) spätestens zu dem Zeitpunkt der Rückschaltung, ab dem die Drehzahl der Antriebsmaschine (2) gleich der Synchrondrehzahl der Soll-Übersetzung ist, auf ein Niveau geführt, zu dem die Wandlerüberbrückungskupplung (4) durch das Drehmoment, das über das Getriebe (5) führbar ist, in einen Schlupfbetrieb überführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Aus der Praxis bekannte Fahrzeugantriebsstränge weisen üblicherweise eine Antriebsmaschine, ein Getriebe und einen Abtrieb auf. Als Anfahrelement ist oftmals ein hydrodynamischer Drehmomentwandler mit zugeordneter Wandlerüberbrückungskupplung zwischen der Antriebsmaschine und dem Getriebe angeordnet. Dabei ist die Wandlerüberbrückungskupplung zum Koppeln eines Pumpenrades mit einem Turbinenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers vorgesehen. Im geschlossenen Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung wird über diese eine mechanische Verbindung zwischen der Antriebs- und der Abtriebsseite des Drehmomentwandlers hergestellt. Dies ist in Betriebszuständen eines solchen Fahrzeugantriebsstranges der Fall, in den die Funktion des hydrodynamischen Drehmomentwandlers nicht benötigt wird, um hydrodynamische Verluste im Bereich des Drehmomentwandlers zu vermeiden.
Des Weiteren erfolgen Übersetzungswechsel in bekannten Automatgetrieben durch Zu- und Abschalten von Schaltelementen. Insbesondere während drehzahlgeführten Rückschaltungen, während welchen der Kraftfluss im Bereich der Automatgetriebe jeweils unterbrochen ist, werden ein Druck zur Ansteuerung einer Wandlerüberbrückungskupplung in Abhängigkeit des jeweils anliegenden Drehmomentes einer Antriebsmaschine und ein Schlupf der Wandlerüberbrückungskupplung, der während der durchzuführenden Rückschaltung einzustellen ist, bestimmt.
Mittlerweile wurde jedoch festgestellt, dass die Bestimmung des Druckes, mit dem die Wandlerüberbrückungskupplung während einer solchen Rückschaltung betätigt wird, sowie die Möglichkeit, jeweils einen beliebigen Schlupf der Wandlerüberbrückungskupplung einzustellen, an dieser Stelle eine physikalisch falsche Annahme darstellt. Durch die vorbeschriebene Vorgehensweise wird die Wandlerüberbrückungskupplung mit einem derart hohen Druck beaufschlagt, dass eine Dämpfung bzw. Entkopplung im Bereich des hydrodynamischen Drehmomentwandlers zwischen der Antriebsmaschine und dem Abtrieb eines Fahrzeugantriebsstranges während eines Schließvorganges eines Schaltelementes, welches zur Darstellung der angeforderten Soll-Übersetzung zugeschaltet wird, im Synchronpunkt des zuschaltenden Schaltelementes nicht mit der Dynamik möglich ist, die für eine hohe Schaltqualität erforderlich ist. Dadurch werden eine Schaltqualität und ein Fahrkomfort in unerwünschtem Umfang beeinträchtigt.
Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges zu schaffen, mittels dem Übersetzungswechsel bzw. Schaltungen in einem Getriebe mit hoher Schaltqualität durchführbar sind. Zusätzlich sollen ein Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist und ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.
Aus verfahrenstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung dieser Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Ein Steuergerät sowie ein Computerprogrammprodukt sind zudem Gegenstand der weiteren unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges während einer Rückschaltung in einem Getriebe von einer aktuell im Getriebe eingelegten Ist-Übersetzung in Richtung einer angeforderten Soll-Übersetzung vorgeschlagen. Der Fahrzeugantriebsstrang umfasst eine Antriebsmaschine, ein Getriebe, in dem durch Zu- und Abschalten von Schaltelementen mehrere Übersetzungen darstellbar sind, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit zugeordneter Wandlerüberbrückungskupplung und einen Abtrieb. Während der angeforderten Rückschaltung wird zumindest ein Schaltelement, das zur Darstellung der aktuell im Getriebe eingelegten Ist-Übersetzung in den Kraftfluss des Getriebes zugeschaltet ist, aus dem Kraftfluss abgeschaltet und der Kraftfluss im Getriebe unterbrochen. Zusätzlich wird eine Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung auf ein Niveau geführt, bei dem die Wandlerüberbrückungskupplung während eines positiven Motoreingriffes in einem schlupffreien Betriebszustand vorliegt. Während dem Motoreingriff wird die Drehzahl der Antriebsmaschine von der Synchrondrehzahl der Ist-Übersetzung in Richtung der Synchrondrehzahl der Soll-Übersetzung geführt.
Zusätzlich wird die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung spätestens zu dem Zeitpunkt der Rückschaltung, ab dem die Drehzahl der Antriebsmaschine gleich der Synchrondrehzahl der Soll-Übersetzung ist, auf ein Niveau geführt, zu dem die Wandlerüberbrückungskupplung durch das Drehmoment, das über das Getriebe führbar ist, in einen Schlupfbetrieb überführt wird.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist gewährleistet, dass die Drehzahl von rotatorischen Massen des Getriebes, die mit der Wandlerüberbrückungskupplung in Wirkverbindung stehen, während des positiven Motoreingriffes in Richtung der Synchrondrehzahl der einzulegenden Soll-Übersetzung beschleunigt werden. Dabei werden auch im Getriebe wirkende Schleppmomente von der schlupffrei betriebenen Wandlerüberbrückungskupplung überwunden. Dadurch wird der Drehzahlwechsel im Getriebe innerhalb kurzer Betriebszeiten realisiert.
Zusätzlich wird über die erfindungsgemäße Vorgehensweise gewährleistet, dass während der Ansteuerung des zuschaltenden Schaltelementes eine gewünschte Entkopplung bzw. Dämpfung im Bereich des hydrodynamischen Drehmomentwandlers zwischen der Antriebsmaschine und dem Abtrieb aufgrund der dann schlupfenden Wandlerüberbrückungskupplung erzielt wird. Dies wird insbesondere dann vorgesehen, wenn die Drehzahl der Antriebsmaschine die Synchrondrehzahl der einzulegenden Soll-Übersetzung erreicht. Durch das bei Erreichen der Synchrondrehzahl der einzulegenden Soll-Übersetzung erfindungsgemäße Entkoppeln der Antriebsmaschine vom Abtrieb werden Drehmomentschwankungen sowie die anzubindenden Massen des Abtriebs während des Einlegens bzw. während des Schließvorganges des zuschaltenden Schaltelementes gedämpft. Damit wird im Vergleich zu herkömmlichen Vorgehensweisen, gemäß den drehzahlgeführte Rückschaltungen durchgeführt werden, jeweils eine signifikante Verbesserung der Schaltqualität erreicht.
Um unerwünschte Unstetigkeiten im Verlauf der Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung zu vermeiden, wird die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung mittels eines Filters, vorzugsweise mittels eines PT1-Filters, jeweils rampenförmig auf einen applizierbaren Drehmomentwert und/oder Druckwert angehoben und/oder abgesenkt.
Dadurch wird mit geringem Steuer- und Regelaufwand erreicht, dass der Verlauf der Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung beispielsweise wenigstens annähernd hyperbelartig bzw. wenigstens annähernd asymptotisch in Richtung des jeweils angeforderten Werts geführt wird. Damit ist die Betätigung der Wandlerüberbrückungskupplung jeweils in gewünschtem Umfang reproduzierbar durchführbar.
Wenigstens ein Schaltelement des Getriebes, das zur Darstellung der angeforderten Soll-Übersetzung in den Kraftfluss des Getriebes zugeschaltet wird, kann derart betätigt werden, dass über das Schaltelement zu dem Zeitpunkt ein definiertes Drehmoment führbar ist, zu dem die Drehzahl der Antriebsmaschine gleich der Synchrondrehzahl der Soll-Übersetzung ist.
Für den Fall, dass das zuschaltende Schaltelement ein formschlüssiges Schaltelement ist, weist das zuschaltende Schaltelement, das bei Erreichen der Synchrondrehzahl der Soll-Übersetzung geschlossen wird, seine volle Übertragungsfähigkeit auf.
Im Unterschied hierzu besteht bei einer Ausführung des zuschaltenden Schaltelementes als reibschlüssiges Schaltelement die Möglichkeit, dass das zuschaltende Schaltelement bei Erreichen der Synchrondrehzahl der Soll-Übersetzung zwar ein definiertes Drehmoment überträgt, jedoch noch nicht seine volle Übertragungsfähigkeit aufweist.
Entspricht das definierte Drehmoment dem Drehmoment, das am Getriebe anliegt, ist die angeforderte Rückschaltung im Getriebe innerhalb kurzer Schaltzeiten bei gleichzeitig hoher Schaltqualität durchführbar.
Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung angehoben und die Wandlerüberbrückungskupplung in einen schlupffreien Betriebszustand überführt wird, wenn ermittelt wird, dass im Getriebe die Soll-Übersetzung eingelegt ist. Dadurch sind wiederum im Bereich des hydrodynamischen Drehmomentwandlers Verlustleistungen, die bei geöffneter bzw. bei schlupfender Wandlerüberbrückungskupplung auftreten, vermeidbar und der Fahrzeugantriebsstrang mit hohem Wirkungsgrad betreibbar.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Das Steuergerät umfasst beispielsweise Mittel, die der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen. Bei diesen Mitteln kann es sich um hardwareseitige Mittel und um softwareseitige Mittel handeln. Die hardwareseitigen Mittel des Steuergeräts bzw. der Steuerungseinrichtung sind beispielsweise Datenschnittstellen, um mit den an der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen des Fahrzeugantriebsstranges Daten auszutauschen. Weitere hardwareseitige Mittel sind beispielsweise ein Speicher zur Datenspeicherung und ein Prozessor zur Datenverarbeitung. Softwareseitige Mittel können unter anderem Programmbausteine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sein.
Das Steuergerät ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit zumindest einer Empfangsschnittstelle ausführbar, die ausgebildet ist, Signale von Signalgebern zu empfangen. Die Signalgeber können beispielsweise als Sensoren ausgebildet sein, die Messgrößen erfassen und an das Steuergerät übermitteln. Ein Signalgeber kann auch als Signalfühler bezeichnet werden. So kann die Empfangsschnittstelle von einem Signalgeber ein Signal empfangen, über welches signalisiert wird, dass eine Rückschaltung angefordert ist. Das Signal kann beispielsweise durch eine Bedienperson erzeugt werden, indem diese ein Bedienelement betätigt, über welches eine solche Ermittlung angefordert werden kann. Des Weiteren kann das Signal auch von einer Fahrstrategie erzeugt werden, die im Bereich des Steuergerätes oder im Bereich eines weiteren Steuergerätes des Fahrzeugantriebsstranges aktiviert ist und durchgeführt wird.
Das Steuergerät kann zudem eine Datenverarbeitungseinheit aufweisen, um die empfangenen Eingangssignale bzw. die Informationen der empfangenen Eingangssignale auszuwerten und/oder zu verarbeiten.
Auch kann das Steuergerät mit einer Sendeschnittstelle ausgeführt sein, die ausgebildet ist, Steuersignale an Stellglieder auszugeben. Unter einem Stellglied sind Aktoren zu verstehen, die die Befehle des Steuergeräts umsetzen. Die Aktoren können beispielsweise als elektromagnetische Ventile ausgebildet sein.
Wird im Betrieb eines Fahrzeugantriebsstranges durch das Steuergerät erkannt, dass eine Rückschaltung im Getriebe von einer aktuell im Getriebe eingelegten Ist-Übersetzung in Richtung einer Soll-Übersetzung angefordert ist, wird vom Steuergerät eine entsprechende Anforderung ausgegeben.
Dabei kann der Fahrzeugantriebsstrang eine Antriebsmaschine, ein Getriebe, in dem durch Zu- und Abschalten von Schaltelementen mehrere Übersetzungen darstellbar sind, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit zugeordneter Wandlerüberbrückungskupplung und einen Abtrieb umfassen.
Zur Durchführung der Rückschaltung wird vom Steuergerät zumindest ein Schaltelement, das zur Darstellung der aktuell im Getriebe eingelegten Ist-Übersetzung in den Kraftfluss des Getriebes zugeschaltet ist, aus dem Kraftfluss abgeschaltet und der Kraftfluss im Getriebe unterbrochen.
Anschließend wird eine Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung durch das Steuergerät auf ein Niveau geführt, zu dem die Wandlerüberbrückungskupplung während eines positiven Motoreingriffes in einem schlupffreien Betriebszustand vorliegt. Während des positiven Motoreingriffes wird die Drehzahl der Antriebsmaschine durch das Steuergerät von der Synchrondrehzahl der Ist-Übersetzung in Richtung der Synchrondrehzahl der Soll-Übersetzung geführt.
Zusätzlich führt das Steuergerät die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung spätestens zu dem Zeitpunkt der Rückschaltung, ab dem die Drehzahl der Antriebsmaschine gleich der Synchrondrehzahl der Soll-Übersetzung ist, auf ein Niveau, zu dem die Wandlerüberbrückungskupplung durch das Drehmoment, das über das Getriebe führbar ist, in einen Schlupfbetrieb überführt wird.
Dadurch ist wiederum gewährleistet, dass eine angeforderte Rückschaltung innerhalb kurzer Schaltzeiten bei gleichzeitig hoher Schaltqualität umsetzbar ist.
Die zuvor genannten Signale sind nur als beispielhaft anzusehen und sollen die Erfindung nicht beschränken. Die erfassten Eingangssignale und die ausgegebenen Steuersignale können über einen Fahrzeugbus beispielsweise über einen CAN-BUS übertragen werden. Die Steuerungseinrichtung bzw. das Steuergerät kann beispielsweise als zentrales elektronisches Steuergerät des Fahrzeugantriebsstranges oder als elektronisches Getriebesteuergerät ausgebildet sein.
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch als Computerprogrammprodukt verkörpern, welches, wenn es auf einem Prozessor einer Steuerungseinrichtung läuft, den Prozessor softwaremäßig anleitet, die zugeordneten erfindungsgegenständlichen Verfahrensschritte durchzuführen. In diesem Zusammenhang gehört auch ein computerlesbares Medium zum Gegenstand der Erfindung, auf dem ein vorstehend beschriebenes Computerprogrammprodukt abrufbar gespeichert ist.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten Ansprüche oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen oder unmittelbar aus der Zeichnung hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer Antriebsmaschine, mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler mit zugeordneter Wandlerüberbrückungskupplung, mit einem Getriebe und mit einem Abtrieb;
2 eine tabellarische Schaltlogik des in 1 gezeigten Getriebes; und
3 mehrere Verläufe verschiedener Betriebsgrößen des Fahrzeugantriebsstranges gemäß 1.

1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Fahrzeugantriebsstranges 1 mit einer Antriebsmaschine 2, mit einem Getriebe 5 und mit einem Abtrieb 6. Eine Motorausgangswelle 7 der als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine 2 steht über ein Anfahrelement 15 mit einer Getriebeeingangswelle 8 in Wirkverbindung. Das Anfahrelement 15 umfasst einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 3 und eine diesem zugeordnete Wandlerüberbrückungskupplung 4. Zusätzlich ist getriebeeingangsseitig ein Drehschwingungsdämpfer 10 vorgesehen. Das Getriebe 5 ist ein Mehrstufengetriebe, welches grundsätzlich auch aus der DE 10 2008 000 429 A1 bekannt ist. Dabei umfasst das Getriebe 5 neben der Getriebeeingangswelle 8 eine Getriebeausgangswelle 9, welche mit dem Abtrieb 6 verbunden ist.
Darüber hinaus weist das Getriebe 5 vier Planetenradsätze P1 bis P4 auf. Der erste Planetenradsatz P1 und der zweite Planetenradsatz P2, die vorzugsweise als Minus-Planetensätze ausgebildet sind, bilden einen schaltbaren Vorschaltradsatz. Der dritte Planetenradsatz P3 und der vierte Planetenradsatz P4 stellen den Hauptradsatz dar. Zusätzlich umfasst das Getriebe 5 sechs Schaltelemente A bis F, wovon die Schaltelemente C, D und F als Bremsen und die Schaltelemente A, B und E als Schaltkupplungen ausgeführt sind.
Der hydrodynamische Drehmomentwandler 3 und die zugeordnete Wandlerüberbrückungskupplung 4 sind vorliegend zwischen der Antriebsmaschine 2 und dem Getriebe 5 angeordnet. Dabei stellt die Motorausgangswelle 7 eine Eingangswelle des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 dar, die mit einem Pumpenrad 14 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 verbunden ist. Die Getriebeeingangswelle 8 ist vorliegend gleich einer Ausgangswelle des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 und ist mit einem Turbinenrad 16 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 verbunden. In geschlossenem Betriebszustand der Wandlerüberbrückungskupplung 4 stellt diese eine mechanische Kopplung zwischen der Motorausgangswelle 7 und der Getriebeeingangswelle 8 her, womit der hydrodynamische Drehmomentwandler 3 überbrückt ist und dessen Wirkungsweise ausgeschaltet ist.
Mit den Schaltelementen A bis F ist gemäß der in 2 näher gezeigten Schaltlogik ein selektives Schalten von neun Übersetzungen für Vorwärtsfahrt bzw. von neun Vorwärtsgängen „1“ bis „9“ und von einer Übersetzung für Rückwärtsfahrt bzw. von einem Rückwärtsgang „R“ realisierbar. Zur Darstellung einer Übersetzung im Getriebe 5 bzw. zum Herstellen eines Kraftflusses sind im Getriebe 5 jeweils gleichzeitig drei der Schaltelemente A bis F in einen geschlossenen Betriebszustand zu führen bzw. zu halten. Lediglich die vierte Übersetzung „4“ für Vorwärtsfahrt stellt hiervon eine Ausnahme dar. Zu deren Darstellung ist es ausreichend, wenn die Schaltelemente E und F gleichzeitig in den Kraftfluss zugeschaltet sind. Das Schaltelement A wird zur Verbesserung einer Spontaneität bei der Umsetzung einer angeforderten Hochschaltung ausgehend von der vierten Übersetzung „4“ in die fünfte Übersetzung „5“ oder einer Rückschaltung von der vierten Übersetzung „4“ in die dritte Übersetzung „3“ in zugeschaltetem Betriebszustand belassen bzw. gehalten. Bei im Getriebe 5 eingelegter vierter Übersetzung „4“ ist das Schaltelement A im Wesentlichen lastfrei.
Die Schaltelemente A und F sind vorliegend als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet, um im Betrieb des Getriebes 5 im Vergleich zu Getrieben, die nur mit reibschlüssigen Schaltelementen ausgebildet sind, durch geöffnete reibschlüssige Schaltelemente verursachte Schleppmomente zu reduzieren. Da formschlüssige Schaltelemente im Allgemeinen nur innerhalb eines sehr schmalen Differenzdrehzahlbandes um die Synchrondrehzahl aus einem geöffneten Betriebszustand in einen geschlossenen Betriebszustand überführbar sind, wird die Synchronisierung eines zu schließenden formschlüssigen Schaltelementes ohne zusätzliche konstruktive Ausführungen beispielsweise mittels aus der DE 10 2009 000 253 A1 bekannten Vorgehensweisen realisiert. Dabei sind über die bekannten Vorgehensweisen formschlüssige Schaltelemente sowohl während Zug- als auch während Schubschaltungen in gewünschtem Umfang betätigbar. Die formschlüssigen Schaltelemente A und F können als Klauenschaltelemente ausgeführt sein, die mit oder ohne zusätzliche Synchronisierung ausgebildet sind.
3 zeigt mehrere Verläufe verschiedener Betriebsgrößen des Fahrzeugantriebsstranges 1 über der Zeit t während einer drehzahlgeführten Rückschaltung über Neutral im Getriebe 5, während im Getriebe 5 der Kraftfluss zwischen der Getriebeeingangswelle 8 und der Getriebeausgangswelle 9 unterbrochen ist.
Vor einem Zeitpunkt T0 ergeht durch eine Bedienperson eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführten Fahrzeuges oder durch eine in einem Steuergerät hinterlegte Fahrstrategie eine Anforderung zur Durchführung einer Rückschaltung. Während der angeforderten Rückschaltung soll eine der aktuell im Getriebe 5 eingelegten Übersetzungen für Vorwärtsfahrt „9“ bis „2“, die nachfolgend als Ist-Übersetzung bezeichnet wird, ausgelegt und eine der Übersetzungen für Vorwärtsfahrt „8“ bis „1“ aktuell im Getriebe 5 eingelegt werden. Dabei wird die jeweils einzulegende Übersetzung für Vorwärtsfahrt „8“ bis „1“ nachfolgend als Soll-Übersetzung i_soll bezeichnet.
Um die angeforderte Rückschaltung innerhalb möglichst kurzer Schaltzeiten durchführen zu können, wird vorliegend ein aktuell zur Darstellung der Ist-Übersetzung i_ist in den Kraftfluss des Getriebes 5 zugeschaltetes Schaltelement abgeschaltet. Dadurch wird der Kraftfluss K zwischen der Getriebeeingangswelle 8 und der Getriebeausgangswelle 9 unterbrochen. In diesem Betriebszustand, der auch als Neutralbetriebszustand N des Getriebes 5 bezeichnet wird, ist über das Getriebe 5 kein Drehmoment führbar.
Mit dem Einstieg in den Rückschaltvorgang in Getriebe 5 wird ein Verlauf eines Soll-Betätigungsdruckes p4_soll der Wandlerüberbrückungskupplung 4, d. h. vorliegend ab dem Zeitpunkt T0, in dem in 3 dargestellten Umfang rampenförmig auf einen vordefinierten Druckwert p4_soll(T1) angehoben. Der Soll-Betätigungsdruck p4_soll erreicht den vordefinierten Druckwert p4_soll(T1) zum Zeitpunkt T1. Dabei entspricht der Druckwert p4_soll(T1) einem Druckniveau und einem Niveau der Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung 4, zu dem alle im Getriebe 5 während des Neutralbetriebszustandes N des Getriebes 5 wirkenden und an der Getriebeeingangswelle 8 anliegenden Drehmomente im Bereich der Wandlerüberbrückungskupplung 4 abgestützt werden.
Die im Neutralbetriebszustand N des Getriebes 5 an der Getriebeeingangswelle 8 anliegenden Drehmomente sind neben im Getriebe 5 wirkenden Schleppmomenten und auch Massenträgheitsmomente von mit der Getriebeeingangswelle 8 verbundenen rotatorischen Massen des Getriebes 5. Die Massenträgheitsmomente treten während eines Drehzahlwechsels der Antriebsdrehzahl n2 der Antriebsmaschine 2 von der Synchrondrehzahl n2_sync(i_ist) der Ist-Übersetzung i_ist in Richtung der Synchrondrehzahl n2_sync(i_soll) der einzulegenden Soll-Übersetzung i_soll auf. Das bedeutet, dass die Wandlerüberbrückungskupplung 4 ab der Beaufschlagung mit dem Druckwert p4_soll(T1) in schlupffreiem Betriebszustand vorliegt.
Mit weiter fortschreitendem Rückschaltvorgang steigt die Antriebsdrehzahl n2 der Antriebsmaschine 2 und damit auch eine Drehzahl n7 der Motorausgangswelle 7 in der in 2 dargestellten idealisierten Art und Weise in Richtung der Synchrondrehzahl n2_sync(i_soll) an. Dabei ist die Drehzahl n7 der Motorausgangswelle 7 bei geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung 4 gleich der Drehzahl n8 der Getriebeeingangswelle 8.
Vorliegend erreichen die Antriebsdrehzahl n2 der Antriebsmaschine 2 und die Drehzahl n8 der Getriebeeingangswelle 8 die Synchrondrehzahl n2_sync(i_soll) der Soll-Übersetzung i_soll zu einem Zeitpunkt T3. Um die angeforderte Rückschaltung mit möglichst hohem Schaltkomfort sowie in möglichst reproduzierbarer Art und Weise durchführen zu können, wird ein Schaltelement des Getriebes 5, welches zur Darstellung der angeforderten Soll-Übersetzung i_soll im Getriebe 5 in den Kraftfluss zugeschaltet wird, zwischen den Zeitpunkten T1 und T3 bereits für die Zuschaltung vorbereitet.
Für den Fall, dass das zuschaltende Schaltelement eines der formschlüssigen Schaltelemente bzw. Klauenschaltelemente A oder F ist, wird das Klauenschaltelement rechtzeitig vor Erreichen seines Synchronpunktes betätigt und idealerweise zum Zeitpunkt T3 geschlossen. Damit ist im Getriebe 5 zum Zeitpunkt T3 der Kraftfluss wiederhergestellt und es wird ein von der Antriebsmaschine 2 anliegendes Antriebsmoment über das Getriebe 5 in Richtung des Abtriebs 6 weitergeleitet.
Ist das zur Darstellung der angeforderten Soll-Übersetzung i_soll zuschaltende Schaltelement eines der reibschlüssigen Schaltelemente B, C, D oder E, besteht die Möglichkeit, das zuschaltende Schaltelement zwischen den Zeitpunkten T1 und T3 für die Zuschaltung in den Kraftfluss des Getriebes 5 dahingehend vorzubereiten, dass das zuschaltende Schaltelement zum Zeitpunkt T3 eine definierte Übertragungsfähigkeit aufweist. Das zuschaltende Schaltelement überträgt dann zumindest einen Teil des von der Antriebsmaschine 2 anliegenden Drehmomentes in Richtung des Abtriebs 6. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass das zuschaltende Schaltelement zum Zeitpunkt T3 bereits seine volle Übertragungsfähigkeit aufweist.
Um im Fahrzeugantriebsstrang 1 während der Rückschaltung unerwünschte Reaktionsmomente zu vermeiden, die aus dem Zuschalten des zuschaltenden Schaltelementes resultieren, wird der Soll-Betätigungsdruck p4_soll der Wandlerüberbrückungskupplung 4 ab einem vor dem Zeitpunkt T3 liegenden Zeitpunkt T4 rampenförmig bzw. hyperbelartig in Richtung eines Druckwerts p4_soll(T5) abgesenkt. Dabei erreicht der Soll-Betätigungsdruck p4_soll den Druckwert p4_soll(T5) zum Zeitpunkt T5.
Das rampenförmige Absenken des Soll-Betätigungsdruckes p4_soll führt dazu, dass die Wandlerüberbrückungskupplung 4 spätestens zum Zeitpunkt T3 aufgrund des anliegenden Drehmomentes und der geringeren Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung 4 in einen Schlupfbetrieb übergeht. Dadurch wird während der Betätigung des zuschaltenden Schaltelementes im Synchronpunkt bzw. im Zeitpunkt T3 des Fahrzeugantriebsstranges 1 eine Entkopplung bzw. Dämpfung im Bereich des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 zwischen der Antriebsmaschine 2 und dem Getriebe 5 bzw. dem Abtrieb 6 erreicht. Das bedeutet, dass Unstetigkeiten im Verlauf des am Abtrieb 6 anliegenden Drehmomentes, die bei herkömmlich durchgeführten Rückschaltungen durch das Zuschalten des Schaltelementes im Fahrzeugantriebsstrang 1 gegebenenfalls verursacht werden, im Bereich des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 entkoppelt bzw. gedämpft werden und eine Schaltqualität nicht beeinträchtigen. Dies resultiert wiederum aus der Tatsache, dass die Funktionalität des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 bei schlupfender Wandlerüberbrückungskupplung 4 wieder in vollem Umfang zur Verfügung steht.
Zu einem Zeitpunkt T6 ist der Kraftfluss K im Getriebe 5 wiederhergestellt. Um anschließend hydrodynamische Verluste im Bereich des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 zu vermeiden, wird der Soll-Betätigungsdruck p4_soll der Wandlerüberbrückungskupplung 4 ab einem Zeitpunkt T7 in der in 3 gezeigten Art und Weise angehoben und geschlossen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugantriebsstrang
2: Antriebsmaschine
3: hydrodynamischer Drehmomentwandler
4: Wandlerüberbrückungskupplung
5: Getriebe
6: Abtrieb
7: Motorausgangswelle
8: Getriebeeingangswelle
9: Getriebeausgangswelle
10: Drehschwingungsdämpfer
11: Getriebeausgangswelle
12: Radsatz
13: Gehäuse
14: Turbinenrad
15: Anfahrelement
16: Pumpenrad
„1“ bis „9“: Übersetzung für Vorwärtsfahrt
A bis F: Schaltelement
i_ist: Ist-Übersetzung
i_soll: Soll-Übersetzung
K: Kraftfluss des Getriebes
N: Neutralbetriebszustand des Getriebes
n2: Drehzahl der Antriebsmaschine
n8: Drehzahl der Getriebeeingangswelle
n2_sync(i_ist): Synchrondrehzahl der Ist-Übersetzung
n2_sync(i_soll): Synchrondrehzahl der Soll-Übersetzung
p4_soll: Soll-Betätigungsdruck der Wandlerüberbrückungskupplung
p4_soll(T1): Druckwert
p4_soll(T5): Druckwert
T0: diskreter Zeitpunkt
T1: diskreter Zeitpunkt
T3: diskreter Zeitpunkt
T4: diskreter Zeitpunkt
T5: diskreter Zeitpunkt
T6: diskreter Zeitpunkt
T7: diskreter Zeitpunkt
t: Zeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008000429 A1 [0033]
DE 102009000253 A1 [0037]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges (1) mit - einer Antriebsmaschine (2), - einem Getriebe (5), in dem durch Zu- und Abschalten von Schaltelementen (A bis F) mehrere Übersetzungen („1“ bis „9“, „R“) darstellbar sind, - einem hydrodynamischen Drehmomentwandler (3) mit zugeordneter Wandlerüberbrückungskupplung (4) und - einem Abtrieb (6) während einer Rückschaltung im Getriebe (5) von einer aktuell im Getriebe eingelegten Ist-Übersetzung (i_ist) in Richtung einer angeforderten Soll-Übersetzung (i_soll), wobei während der Rückschaltung zumindest ein Schaltelement, das zur Darstellung der aktuell im Getriebe (5) eingelegten Ist-Übersetzung (i_ist) in den Kraftfluss (K) des Getriebes (5) zugeschaltet ist, aus dem Kraftfluss (K) abgeschaltet und der Kraftfluss (K) im Getriebe (5) unterbrochen wird und eine Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung (4) auf ein Niveau geführt wird, bei dem die Wandlerüberbrückungskupplung (4) während eines positiven Motoreingriffes, während dem die Drehzahl (n2) der Antriebsmaschine (2) von der Synchrondrehzahl (n2_sync(i_ist)) der Ist-Übersetzung (i_ist) in Richtung der Synchrondrehzahl (n2_sync(i_soll)) der Soll-Übersetzung (i_soll) geführt wird, in einem schlupffreien Betriebszustand vorliegt, und wobei die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung (4) spätestens zu dem Zeitpunkt (T3) der Rückschaltung, ab dem die Drehzahl (n2) der Antriebsmaschine (2) gleich der Synchrondrehzahl (n_sync(i_soll)) der Soll-Übersetzung (i_soll) ist, auf ein Niveau geführt wird, bei dem die Wandlerüberbrückungskupplung (4) durch das Drehmoment, das über das Getriebe (5) führbar ist, in einen Schlupfbetrieb überführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung (4) mittels eines Filters, vorzugsweise mittels eines PT1-Filters, rampenförmig auf einen applizierbaren Drehmomentwert angehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung (4) mittels eines Filters, vorzugsweise mittels eines PT1-Filters, rampenförmig auf einen applizierbaren Drehmomentwert und/oder Druckwert abgesenkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schaltelement, das zur Darstellung der angeforderten Soll-Übersetzung (i_soll) in den Kraftfluss des Getriebes (5) zugeschaltet wird, derart betätigt wird, dass über das Schaltelement zu dem Zeitpunkt (T3) ein definiertes Drehmoment führbar ist, zu dem die Drehzahl (n2) der Antriebsmaschine (2) gleich der Synchrondrehzahl (n2_sync(i_soll)) der Soll-Übersetzung (i_soll) ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das definierte Drehmoment dem Drehmoment entspricht, das am Getriebe (5) anliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung (4) angehoben und die Wandlerüberbrückungskupplung (4) in einen schlupffreien Betriebszustand überführt wird, wenn ermittelt wird, dass im Getriebe (5) die Soll-Übersetzung (i_soll) eingelegt ist.
Steuergerät zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges (1) mit - einer Antriebsmaschine (2), - einem Getriebe (5), in dem durch Zu- und Abschalten von Schaltelementen (A bis F) mehrere Übersetzungen („1“ bis „9“, „R“) darstellbar sind, - einem hydrodynamischen Drehmomentwandler (3) mit zugeordneter Wandlerüberbrückungskupplung (4) und - einem Abtrieb (6) während einer Rückschaltung im Getriebe (5) von einer aktuell im Getriebe (5) eingelegten Ist-Übersetzung (i_ist) in Richtung einer angeforderten Soll-Übersetzung (i_soll), wobei das Steuergerät derart ausgeführt ist, dass während der Rückschaltung zumindest ein Schaltelement, das zur Darstellung der aktuell im Getriebe (5) eingelegten Ist-Übersetzung (i_ist) in den Kraftfluss (K) des Getriebes (5) zugeschaltet ist, aus dem Kraftfluss (K) abgeschaltet und der Kraftfluss (K) im Getriebe (5) unterbrochen wird und eine Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung (4) auf ein Niveau geführt wird, zu dem die Wandlerüberbrückungskupplung (4) während eines positiven Motoreingriffes, während dem die Drehzahl (n2) der Antriebsmaschine (2) von der Synchrondrehzahl (n2_sync(i_ist)) der Ist-Übersetzung (i_ist) in Richtung der Synchrondrehzahl (n2_sync(i_soll)) der Soll-Übersetzung (i_soll) geführt wird, in einem schlupffreien Betriebszustand vorliegt, und wobei die Übertragungsfähigkeit der Wandlerüberbrückungskupplung (4) spätestens zu dem Zeitpunkt (T3) der Rückschaltung, ab dem die Drehzahl (n2) der Antriebsmaschine (2) gleich der Synchrondrehzahl (n2_sync(i_soll)) der Soll-Übersetzung (i_soll) ist, vom Steuergerät auf ein Niveau geführt wird, zu dem die Wandlerüberbrückungskupplung (4) durch das Drehmoment, das über das Getriebe (5) führbar ist, in einen Schlupfbetrieb überführt wird.
Steuergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 steuerungsseitig ausführt.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder auf einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einem Steuergerät gemäß Anspruch 7, ausgeführt wird.