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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Getriebebremse eines Getriebes, welche über einen Stellaktuator betätigt wird, wobei für die Betätigung der Getriebebremse ein durch die Getriebebremse zu erzeugendes Bremsmoment ermittelt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät, ein Computerprogrammprodukt und einen Datenträger.
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Bei Nutzfahrzeugen, wie beispielsweise Lastkraftwagen, werden Stellsysteme häufig als pneumatische Systeme ausgeführt. Dabei findet bei einem pneumatischen Stellsystem im Antriebsstrang des jeweiligen Nutzfahrzeuges eine Versorgung unterschiedlicher Komponenten mit einem Arbeitsmedium in Form von Druckluft statt, um im Bereich der jeweiligen Komponente Stellaufgaben ausführen zu können. Häufig handelt es sich bei den zu versorgenden Komponenten dabei unter anderem um eine Anfahrkupplung sowie um ein automatisiertes Schaltgetriebe oder Automatikgetriebe, wobei Letzteres dabei in Gruppenbauweise ausgeführt sein kann. Ist das automatisierte Schaltgetriebe oder Automatikgetriebe unsynchronisiert ausgeführt oder liegt bei Ausführung in Gruppenbauweise zumindest eine Getriebegruppe als unsynchronisierte Getriebegruppe vor, so wird üblicherweise eine Getriebebremse vorgesehen, um im Zuge von Gangwechseln im Getriebe bzw. in der jeweiligen Getriebegruppe im Vorfeld vor dem Einlegen eines Zielganges Drehzahlen synchronisieren zu können. Auch die Getriebebremse wird dabei üblicherweise aus dem pneumatischen Stellsystem versorgt, wobei die Betätigung der Getriebebremse dabei möglichst so zu erfolgen hat, dass eine einzustellende Zieldrehzahl möglichst zeitgenau eingestellt wird.
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Aus der
DE 10 2010 002 764 A1 geht ein Verfahren zur Steuerung einer Getriebebremse hervor, deren Betätigung über einen Stellaktuator vorgenommen wird, der zu diesem Zweck aus einem Druckversorgungssystem eines Getriebes mit Arbeitsmedium in Form von Druckluft versorgt wird. Das Arbeitsmedium steht dabei unter einem Systemdruck, wobei eine Zuführung desselbigen zum Stellaktuator über ein Einlassventil gesteuert wird, während eine Steuerung einer Abführung des Arbeitsmediums aus dem Stellaktuator über ein Auslassventil stattfindet. Eine Zeitdauer bis zum Öffnen des Auslassventils wird dabei über Gradienten einer Eingangsdrehzahl und einer Ausgangsdrehzahl berechnet. Im Zuge dessen werden ein über die Getriebebremse zu erzeugendes Bremsmoment und auch ein sogenanntes Widerstandsmoment ermittelt, welches jedoch im Zuge eines Hochschaltvorganges als konstant angenommen wird.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerung einer Getriebebremse zu realisieren, wobei im Rahmen dieser Steuerung eine möglichst zeitgenaue Betätigung der Getriebebremse stattfinden kann.
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Diese Aufgabe wird aus verfahrenstechnischer Sicht ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Steuergerät mittels welchem ein vorgenanntes Verfahren durchführbar ist, ist ferner Gegenstand der Ansprüche 6 und 7. Außerdem betreffen die Ansprüche 8 und 9 ein Computerprogrammprodukt sowie einen Datenträger.
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Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren eine Getriebebremse eines Getriebes über einen Stellaktuator betätigt, wobei für die Betätigung der Getriebebremse ein durch die Getriebebremse zu erzeugendes Bremsmoment ermittelt wird. Bevorzugt wird dem Stellaktuator für die Betätigung der Getriebebremse ein Arbeitsmedium aus einem Druckversorgungssystem eines Getriebes zugeführt, wobei es sich bei dem Arbeitsmedium insbesondere um Druckluft handelt, so dass auch der Stellaktuator der Getriebebremse als pneumatischer Stellaktuator vorliegt. Insbesondere umfasst dieser Stellaktuator dabei einen Stellkolben, welcher in einem Zylinder translatorisch verschiebbar geführt ist und gemeinsam mit dem Zylinder einen Druckraum begrenzt, in welchen das Arbeitsmedium bei Zuführung zum Stellaktuator geleitet wird. Dabei führt der Stellkolben bei Druckbeaufschlagung des Druckraumes mit dem Arbeitsmedium eine Stellbewegung aus, wobei diese besonders bevorzugt entgegen einem Federelement stattfindet, über das der Stellkolben in die entgegengesetzte Richtung vorgespannt ist. Bei Druckbeaufschlagung des Druckraumes und der hiermit einhergehenden Stellbewegung des Stellkolbens findet dabei dann eine Betätigung der zugehörigen Getriebebremse statt. Prinzipiell wäre es im Rahmen Erfindung aber auch denkbar, dass es sich bei dem Arbeitsmedium um Hydraulikflüssigkeit, insbesondere in Form von Öl, handelt, so dass der Stellaktuator der Getriebebremse als hydraulischer Stellaktuator vorliegt.
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Bei dem Druckversorgungssystem des Getriebes handelt es sich insbesondere um einen im Getriebe ausgestalteten Druckraum, welcher im einfachsten Fall durch Leitungsvolumina gebildet sein kann und aus welchem unterschiedliche Komponenten des Getriebes zur Darstellung von Stellaufgaben mit dem Arbeitsmedium versorgt werden können. So werden aus dem Druckversorgungssystem insbesondere neben der Getriebebremse auch ein oder mehrere Stellaktuatoren des Getriebes versorgt, über welche Schaltvorgänge im Getriebe automatisiert ausgeführt werden können. Besonders bevorzugt ist das Getriebe dabei als automatisiertes Schaltgetriebe ausgeführt und setzt sich aus mehreren Getriebegruppen zusammen, wobei jeder der Getriebegruppen zumindest je ein Stellaktuator zugeordnet ist. Das Druckversorgungssystem kann ferner bevorzugt über mindestens ein Hauptabschaltventil mit einem Druckspeicher eines pneumatischen Stellsystems des jeweiligen Kraftfahrzeuges verbunden werden, um das Druckversorgungssystem des Getriebes mit dem Arbeitsmedium zu versorgen. Besonders bevorzugt sind dabei zwei Hauptabschaltventile parallel zueinander angeordnet, die jeweils eine Verbindung zwischen dem Druckversorgungssystem des Getriebes und dem Druckspeicher des pneumatischen Stellsystems des Kraftfahrzeuges herstellen können.
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Die Getriebebremse ist bevorzugt einem Getriebe zugeordnet und dient dort bei Betätigung dem Abbremsen eines Bauteils, insbesondere einer Getriebeeingangswelle, auf eine Zieldrehzahl, um in der Folge ein Schließen eines unsynchronisierten Schaltelements des Getriebes durch die Drehzahlsynchronisation von Bauteilen zu ermöglichen, die über das Schaltelement miteinander zu verbinden sind. Dabei liegt die Getriebebremse bevorzugt als Lamellenbremse vor. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein durch die Getriebebremse zu erzeugendes Bremsmoment ermittelt, womit gemeint ist, dass ein Bremsmoment bestimmt wird, das im Rahmen der Betätigung über die Getriebebremse zu erzeugen ist, um über die Getriebebremse insbesondere in einem bestimmten Zeitfenster ein Abbremsen einer Drehzahl des Bauteils auf eine Zieldrehzahl zu realisieren.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass bei Ermittlung des durch die Getriebebremse zu erzeugenden Bremsmoments ein von einer Temperatur von Schmiermittel des Getriebes abhängiges Bremsmoment berücksichtigt wird. Mit anderen Worten wird also bei der Ermittlung des Bremsmoments, welches über die Getriebebremse zu erzeugen ist, ein von einer Temperatur und damit auch der Viskosität des Schmiermittels abhängiges Bremsmoment einbezogen.
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Ein derartiges Verfahren zur Steuerung einer Getriebebremse hat dabei den Vorteil, dass sich durch die zusätzliche Berücksichtigung des aufgrund der Temperatur und damit der Viskosität des Schmiermittels des Getriebes hervorgerufenen Bremsmoments das bei Betätigung der Getriebebremse noch zu erzeugende Bremsmoment mit hoher Genauigkeit bestimmen lässt. Denn die Temperatur des Schmiermittels hat Einfluss auf die Viskosität des Schmiermittels und damit auch darauf, welches Bremsmoment bereits schon als Verlustmoment aufgrund des Schmiermittels im Getriebe wirksam ist. Durch Berücksichtigung dieser Verluste kann bestimmt werden, welches Bremsmoment darüber hinaus noch über die Getriebebremse aufzubringen ist.
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Hat nämlich das Schmiermittel eine niedrige Temperatur, so erzeugt das Schmiermittel aufgrund der dann hohen Viskosität hohe Verluste und damit bereits ein hohes Bremsmoment, so dass eine Nichtberücksichtigung dieses Bremsmoments bei der Betätigung der Getriebebremse ein Abbremsen unter die Zieldrehzahl zur Folge hätte. Dementsprechend müsste anschließend zusätzlich erst wieder eine Beschleunigung auf die Zieldrehzahl herbeigeführt werden, beispielsweise durch gezieltes Schließen eines Anfahrelements. Ist die Temperatur des Schmiermittels hingegen hoch, so wird durch die dann niedrige Viskosität des Schmiermittels ein niedriges Bremsmoment hervorgerufen. Bleibt dies unberücksichtigt, so wird nach Betätigung der Getriebebremse noch nicht die Zieldrehzahl erreicht, sondern die Drehzahl liegt darüber. Beim Schalten im Getriebe kann dies zur Folge haben, dass das Schalten in den Zielgang misslingt und/oder eine Beschädigung bzw. hoher Verschleiß an dem jeweiligen Schaltelement auftritt. Insgesamt lässt sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine genauere Betätigung der Getriebebremse verwirklichen.
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Zwar wird bei dem Verfahren der
DE 10 2010 002 764 A1 ein Widerstandsmoment eingerechnet, welches aus den auf die eingangsseitigen Getriebewellen und Zahnräder wirksamen Lager-, Verzahnungs- und Strömungswiderständen resultiert. Hier wird allerdings keine Temperatur des Schmiermittels des Getriebes berücksichtigt. Vielmehr wird das Widerstandsmoment als konstant angenommen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das temperaturabhängige Bremsmoment anhand einer temperaturabhängigen Dämpfung des Schmiermittels bestimmt. In vorteilhafter Weise kann hierdurch auf einfache Art und Weise auf das temperaturabhängige Bremsmoment geschlossen werden. In Weiterbildung dieser Ausführungsform wird das durch die Getriebebremse zu erzeugende Bremsmoment nach der Gleichung
bestimmt, wobei
TBr das durch die Getriebebremse zu erzeugende Bremsmoment, ω die Winkelgeschwindigkeit des abzubremsenden Bauteils, J das Trägheitsmoment der mit der Getriebebremse gekoppelten Komponenten, insbesondere eines Getriebeeingangs, t die Betätigungszeit und D die temperaturabhängige Dämpfung des Schmiermittels des Getriebes ist. Dadurch ist eine zumindest näherungsweise Ermittlung des Bremsmoments der Getriebebremse möglich.
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Alternativ dazu könnte eine Ermittlung des zu erzeugenden Bremsmoments auch nach der Gleichung
erfolgen, wenn das Bremsmoment mit einem Gradienten
TBr rampenförmig gestaltet werden soll.
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Entsprechend einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung wird die Betätigung der Getriebebremse im Anschluss an ein Öffnen eines Anfahrelements und im Vorfeld einer Hochschaltung im Getriebe durchgeführt. Dabei wird das ermittelte und durch die Getriebebremse zu erzeugende Bremsmoment dann insbesondere dazu herangezogen, um einen Startzeitpunkt für die Betätigung der Getriebebremse festzulegen. Dadurch ist dann genau zum Zeitpunkt der Hochschaltung die gewünschte Zieldrehzahl eingestellt.
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In Weiterbildung der Erfindung wird das durch die Getriebebremse zu erzeugende Bremsmoment für Ansteuerung mindestens eines Ventils herangezogen, durch welches das Druckmittel dem Stellaktuator jeweils zu- oder abgeführt wird. Bevorzugt wird anhand des ermittelten Bremsmoments die Betätigung eines Einlassventils und eines Auslassventils des Stellaktuators gesteuert. Besonders bevorzugt handelt es sich hierbei bei dem Einlassventil um ein Wegeventil, insbesondere ein 2/2-Wegeventil, über welches im angesteuerten Zustand eine Verbindung zwischen dem Stellaktuator und dem Druckversorgungssystem hergestellt ist, während das Einlassventil im nicht angesteuerten Zustand den Stellaktuator vom Druckversorgungssystem trennt. Bei dem Auslassventil handelt es sich dabei bevorzugt um ein Wegeventil, das weiter bevorzugt als 2/2-Wegeventil vorliegt. Zudem wird in einem angesteuerten Zustand des Auslassventils insbesondere eine Abführung des Arbeitsmediums aus dem Stellaktuator gesperrt, wohingegen im nicht angesteuerten Zustand des Auslassventils eine Abführung des Arbeitsmediums aus dem Stellaktuator zugelassen wird.
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Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Steuergerät, bei welchem es sich insbesondere um ein Getriebesteuergerät eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges handelt. Dabei kann dieses Steuergerät eine Getriebebremse des Getriebes steuern, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, für die Betätigung der Getriebebremse ein durch die Getriebebremse zu erzeugendes Bremsmoment zu ermitteln und dabei ein von einer Temperatur von Schmiermittel des Getriebes abhängiges Bremsmoment zu berücksichtigen. Zur Steuerung einer Betätigung der Getriebebremse steht das Steuergerät bevorzugt mit einem Stellaktuator der Getriebebremse in Verbindung und kommuniziert besonders bevorzugt mit einem Einlassventil und einem Auslassventil des Stellaktuators, um diese entsprechend anzusteuern. Außerdem wird das Steuergerät insbesondere mit Informationen über eine aktuelle Temperatur des Schmiermittels des Getriebes versorgt. Ferner kann das Steuergerät insbesondere auch auf mindestens ein Hauptabschaltventil zugreifen, über welches das Druckversorgungssystem des Getriebes mit einem Druckspeicher eines Stellsystems des jeweiligen Kraftfahrzeuges verbunden werden kann.
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Besonders bevorzugt ist das Steuergerät im Weiteren zudem so ausgebildet, um eine oder auch mehrere der im Vorfeld beschriebenen Varianten eines Verfahrens zur Steuerung eine Getriebebremse zu realisieren.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auch als Computerprogrammprodukt verkörpern, welches, wenn es auf einem Prozessor, beispielsweise einem Prozessor eines vorgenannten Steuergeräts 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.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines pneumatischen Stellsystems eines Kraftfahrzeuges; und
- 2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung einer Getriebebremse des Stellsystems aus 1.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines pneumatischen Stellsystems 1 eines Kraftfahrzeuges, bei welchem es sich insbesondere um ein Nutzfahrzeug handelt, beispielsweise in Form eines Lastkraftwagens. Dieses pneumatische Stellsystem 1 umfasst dabei einen Druckspeicher 2, in welchem ein Arbeitsmedium in Form von Druckluft mit einem bestimmten Speicherdruck, bevorzugt ca. 10 bar, gespeichert ist. Von dem Druckspeicher 2 geht eine Leitung 3 ab, über welche ein pneumatisches Druckversorgungssystem 4 eines Getriebes 5 angebunden ist, wobei neben dem Druckversorgungssystem 4 dabei noch weitere zu versorgenden Komponenten an die Leitung 3 angeschlossen sein können, wie beispielsweise eine Anfahrkupplung. Zwischen dem Druckspeicher 2 und dem pneumatischen Druckversorgungssystem 4 sind in der Leitung 3 außerdem zwei Hauptabschaltventile 6 und 7 vorgesehen, die als 2/2- Wegeventile mit diskreten Schaltstellungen ausgeführt sind. Durch Öffnen eines oder auch beider Hauptabschaltventile 6 und 7 wird dabei das Druckversorgungssystem 4 des Getriebes 5 mit dem Druckspeicher 2 verbunden und hierbei aus diesem mit der unter dem Speicherdruck stehenden Druckluft versorgt. Eine Steuerung der Hauptabschaltventile 6 und 7 erfolgt dabei über ein Steuergerät 8, bei welchem es sich insbesondere um ein Getriebesteuergerät des Getriebes 5 handelt.
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Über das pneumatische Druckversorgungssystem 4 können seitens des Getriebes 5 unterschiedliche Komponenten des Getriebes 5 mit dem Arbeitsmedium versorgt werden, um im Bereich der jeweiligen Komponenten bestimmte Stellaufgaben realisieren zu können. Dabei ist an dem pneumatischen Druckversorgungssystem 4 in 1 neben weiteren Komponenten 9, bei welchen es sich um unterschiedliche Getriebegruppen des Getriebes 5, wie eine Splitgruppe, eine Hauptgruppe und/oder eine Bereichsgruppe handeln kann, auch ein Stellaktuator 10 einer - ansonsten vorliegend nicht weiter dargestellten - Getriebebremse 11 angebunden.
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Eine Zuführung der Druckluft aus dem Druckversorgungssystem 4 zum Stellaktuator 10 der Getriebebremse 11 wird dabei über ein Einlassventil 12 gesteuert, während eine Abführung des Arbeitsmediums aus dem Stellaktuator 10 über ein nachgeschaltetes Auslassventil 13 steuerbar ist. Das Einlassventil 12 und das Auslassventil 13 sind dabei jeweils als 2/2- Wegeventile mit diskreten Schaltstellungen ausgeführt, wobei über das Einlassventil 12 im unbetätigten Zustand eine Zuführung der Druckluft zum Stellaktuator 10 unterbunden wird, während das Einlassventil 12 in der betätigten Stellung ein Strömen der Druckluft aus dem Druckversorgungssystem 4 zum Stellaktuator 10 zulässt. Bei dem Auslassventil 13 wird hingegen in dessen unbetätigten Zustand ein Ausströmen der Druckluft aus dem Stellaktuator 10 ermöglicht, wohingegen bei Betätigung des Auslassventils 13 die Druckluft an einem Verlassen des Stellaktuators 10 gehindert wird. Das Einlassventil 12 und das Auslassventil 13 werden dabei ebenfalls jeweils über das Steuergerät 8 gesteuert.
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Über die Getriebebremse 11 wird im Zuge einer Hochschaltung im Getriebe 5 und zwar nach Auslegen eines Ist-Ganges und vor Schalten eines Ziel-Ganges eine Drehzahl des Getriebeeingangs auf eine Zieldrehzahl abgebremst. Dabei ist es von Bedeutung die Drehzahl vor Einlegen des Ziel-Ganges möglichst genau an die ZielDrehzahl heranzuführen, um ein problemloses Schalten des Ziel-Ganges zu ermöglichen. Eine Betätigung der Getriebebremse 11 wird daher vorliegend entsprechend einem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuert, welches im Folgenden anhand des Ablaufdiagramms in 2 näher beschrieben werden soll:
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Zu Beginn des Verfahrens wird in einem ersten Schritt
S1 abgefragt, ob ein Schaltvorgang bevorsteht. Ist dies zu verneinen, so wird vor Schritt
S1 zurückgesprungen, während im zu bejahenden Fall zu Schritt
S2 übergegangen wird. In Schritt
S2 erfolgt eine Ermittlung eines für das Abbremsen auf die Zieldrehzahl erforderlichen Bremsmoments der Getriebebremse
11, wobei dies anhand der Gleichung
erfolgt. Dabei ist
TBr das durch die Getriebebremse zu erzeugende Bremsmoment, ω die Winkelgeschwindigkeit des Getriebeeingangs, J das Trägheitsmoment des Getriebeeingangs, t die Betätigungszeit und D die temperaturabhängige Dämpfung des Schmiermittels des Getriebes. Die temperaturabhängige Dämpfung
D wird dazu entsprechend eingelesen. Schließlich wird in einem Schritt
S3 entsprechend dem zu erzeugenden Bremsmoment
TBr eine Versorgung des Stellaktuators
10 über die Ventile
12 und
13 vorgenommen.
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Im Rahmen der Erfindung kann eine zeitgenaue Betätigung einer Getriebebremse verwirklicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stellsystem
- 2
- Druckspeicher
- 3
- Leitung
- 4
- Druckversorgungssystem
- 5
- Getriebe
- 6
- Hauptabschaltventil
- 7
- Hauptabschaltventil
- 8
- Steuergerät
- 9
- Komponenten
- 10
- Stellaktuator
- 11
- Getriebebremse
- 12
- Einlassventil
- 13
- Auslassventil
- TBr
- Bremsmoment Getriebebremse
- D
- temperaturabhängige Dämpfung
- S1 bis S3
- Einzelschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010002764 A1 [0003, 0012]