DE102021122321B3

DE102021122321B3 - Verfahren, System und Computerprogrammprodukt zum Anpassen einer Fülldruckzeit in einem Automatikgetriebe

Info

Publication number: DE102021122321B3
Application number: DE102021122321.0A
Authority: DE
Inventors: Jörg Busch
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2022-12-08
Anticipated expiration: 2041-08-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen einer Fülldruckzeit in einem Automatikgetriebe (10), wobei das Automatikgetriebe (10) eine Getriebeeingangswelle (11) und eine Getriebeausgangswelle (12), eine Lamellenkupplung (14), ein Hydrauliksystem (20) mit einem Hydraulikmedium (24), einen hydraulischen Drehmomentwandler (26) und ein Getriebesteuergerät (15) aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:- Bestimmen (S10) eines Wertes eines initialen Drucks (pA1) des Hydraulikmediums (24) in der Lamellenkupplung (14);- Bestimmen (S20) eines Wertes eines Fülldrucks (pF) des Hydraulikmediums (24) zum Füllen von Kanälen und Arbeitsräumen der Lamellenkupplung (14);- Berechnen (S30) einer Zeitdauer (Δt) eines Füllstoßes des Hydraulikmediums (24) mit dem ermittelten Wert des Fülldrucks (pF), wobei die Zeitdauer (Δt) des Füllstoßes von dem Wert des initialen Drucks (pA1) gemäß einer Kennlinie und/oder einem Berechnungsalgorithmus abhängt;- Beaufschlagen (S40) der Kanäle und Arbeitsräume der Lamellenkupplung (14) mit dem Füllstoß während der ermittelten Zeitdauer (Δt).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt zum Anpassen einer Fülldruckzeit in einem Automatikgetriebe.
Ein Fahrzeuggetriebe ist bei einem Fahrzeug im Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor und den Antriebsrädern angeordnet, um durch Schalten verschiedener Gangstufen das Drehmoment und die Übersetzung der Drehzahl zwischen dem Motor und den Antriebsrädern zu variieren. Bei einem Automatikgetriebe, wie einem Automatgetriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler oder einem automatisierten Schaltgetriebe in Form eines Doppelkupplungsgetriebes, sind Lamellenkupplungen und -bremsen und hydraulische oder hydromechanische Komponenten zum Schalten vorgesehen. Die hydraulischen oder hydromechanischen Komponenten werden von einem Hydraulikmedium, insbesondere Öl, aus einer hydraulischen Druckversorgung des Getriebes mit Druck beaufschlagt, um das Schalten in die jeweils gewünschte Gangstufe zu bewirken. Im Hydrauliksystem sind elektrisch gesteuerte Hydraulikventile vorgesehen, die die Druckbeaufschlagung der Schaltelemente im Getriebe mit dem Hydraulikmedium aus der Druckversorgung entsprechend ihrer Ventilstellung freigeben oder unterbinden. Die Hydraulikventile sind insbesondere als Proportionalventile ausgebildet. Ein Proportionalventil lässt nicht nur eine diskrete Schaltstellung zu, sondern einen stetigen Verlauf der Ventilöffnung, die insbesondere mit einem Proportionalmagneten gesteuert wird.
Vor dem eigentlichen Schaltvorgang wird das Hydrauliksystem des Automatikgetriebes mit einem kurzen Füllstoß des Hydraulikmediums gefüllt. Der Fülldruck und die Füllmenge des Füllstoßes kann von verschiedenen Parametern, wie beispielsweise der Temperatur abhängen. Für eine hydraulische Kolbenansteuerung, wie beispielsweise für eine Ansteuerung der Bremsen oder Klauen, müssen zunächst die entsprechenden Kolbenräume des Automatikgetriebes mit der fehlenden Menge des Hydraulikmediums ergänzt werden, falls diese nicht gefüllt bleiben.
Die Kanäle und Arbeitsräume der Lamellenkupplungen müssen allerdings vollständig gefüllt werden, insbesondere wenn diese über keine Fliehkraftkompensation verfügen und sie daher bei einer Deaktivierung über Dauerauslässe und Magnetventile vollständig entleert werden. Dies führt dazu, dass bei einem zeitlich zu kurzen Füllstoß die Kanäle und Arbeitsräume der Lamellenkupplung noch nicht gefüllt sind, wenn der Schaltvorgang beginnt. Ist hingegen der Füllstoß in zeitlicher Hinsicht zu lang, dann entsteht ein Druckstoß noch während des Füllstoßes. Zudem wird üblicherweise bei Proportionalventilen, die keine Vorsteuerungseinrichtung aufweisen, für den Füllvorgang ein höherer Druck eingestellt, so dass sich der Druckstoß bei einer zu langen Füllstoßzeit aufgrund des höheren Drucks des Proportionalventils durch ein ruckartiges Verhalten beim Schaltvorgang deutlich bemerkbar macht. Dies führt dazu, dass der Schaltvorgang wenig komfortabel ist.
Die veröffentlichten Patentanmeldungen DE 10 2007 005 662 A1 , DE 10 2005 042 933 A1 und DE 195 46 292 A1 offenbaren jeweils ein Verfahren zur Steuerung des Schaltdrucks in einem Stellglied oder Schaltelement. Es werden unterschiedliche Verfahren zur Verbesserung des zeitlichen Verlaufs des Schaltvorgangs vorgeschlagen.
So wird in der DE 10 2007 005 662 A1 vorgeschlagen, dass aus dem Drehmoment der Antriebsmaschine ein Sollwert für einen Startdruck des Schaltdruckes des Stellglieds der kommenden Gangstufe bestimmt wird.
Die DE 10 2005 042 933 A1 schlägt vor, die Dauer der Schnellfüllphase des Schaltelementes in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des Automatgetriebes und/oder in Abhängigkeit eines Fördervolumens der Pumpe durch Variieren des Schnellfülldrucks zu verändern.
Weiterhin schlägt die DE 195 46 292 A1 vor, dass die für den Befüll- und Anlegevorgang bestimmenden Parameter, nämlich die Schnellfüllzeit, der Schnellfülldruck, die Füllausgleichszeit und der Füllausgleichsdruck, individuell für jedes Getriebe und entsprechend der Toleranz der einzelnen Bauteile mit dessen Inbetriebnahme des Getriebes exakt eingestellt werden.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt zum Anpassen einer Fülldruckzeit in einem Automatikgetriebe zu schaffen, das die zeitliche Länge eines Füllstoßes eines Hydraulikmediums automatisch an die Beschaffenheit eines individuellen Automatikgetriebes anpasst und sich einfach implementieren lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich eines Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, und hinsichtlich eines Systems durch die Merkmale des Anspruchs 12, und hinsichtlich eines Computerprogrammproduktes durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Anpassen einer Fülldruckzeit in einem Automatikgetriebe. Das Automatikgetriebe weist eine Getriebeeingangswelle und eine Getriebeausgangswelle, eine Lamellenkupplung, ein Hydrauliksystem mit einem Hydraulikmedium, einen hydraulischen Drehmomentwandler und ein Getriebesteuergerät auf. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

- Bestimmen eines Wertes eines initialen Drucks p_A1 des Hydraulikmediums in der Lamellenkupplung;
- Bestimmen eines Wertes eines Fülldrucks p_F des Hydraulikmediums zum Füllen von Kanälen und Arbeitsräumen der Lamellenkupplung;
- Berechnen einer Zeitdauer Δt eines Füllstoßes des Hydraulikmediums mit dem Fülldruck p_F, wobei die Zeitdauer Δt des Füllstoßes gemäß einer Kennlinie und/oder einem Berechnungsalgorithmus von dem initialen Druck p_A1 abhängt;
- Beaufschlagen der Kanäle und Arbeitsräume der Lamellenkupplung mit dem Füllstoß während der ermittelten Zeitdauer Δt,
- wobei die Zeitdauer Δt eines Füllstoßes von einer zeitlichen Differenz zu einer vorherigen Betätigung von einem oder mehreren Schaltelementen des Automatikgetriebes abhängt und von dem Berechnungsalgorithmus berücksichtigt wird.

In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass die Kennlinie einen linearen Zusammenhang zwischen dem Wert des initialen Drucks p_A1 und der Zeitdauer Δt des Füllstoßes beschreibt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Wert des Fülldrucks p_F von dem ermittelten Wert des initialen Drucks p_A1 abhängt.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Wert des initialen Drucks p_A1 in Abhängigkeit von einem ermittelten Wert eines Drehmomentes M_M und/oder einer Drehzahl R_M des Verbrennungsmotors und/oder einer Eingangsdrehzahl R_A der Getriebeeingangswelle in einem iterativen Berechnungsverfahren ermittelt wird.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der ermittelte Wert des initialen Drucks p_A1 und der ermittelte Wert der Zeitdauer Δt des Füllstoßes in dem Getriebesteuergerät und/oder einer Speichereinheit gespeichert wird.
Vorteilhafterweise ist der Verbrennungsmotor mit Sensoren ausgestattet, die insbesondere das Drehmoment M_M und die Drehzahl R_M des Verbrennungsmotors messen und die Daten an ein Datenkommunikationssystem des Kraftfahrzeugs übermitteln.
Insbesondere ist das Datenkommunikationssystem des Kraftfahrzeugs als CAN-Bus (engl. Controller Area Network) ausgebildet.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Getriebesteuergerät einen Prozessor umfasst, der konfiguriert ist, Softwareanweisungen zur Berechnung von Werten des initialen Drucks p_A1 und/oder der Zeitdauer Δt des Füllstoßes auszuführen.
Insbesondere umfassen die Softwareanweisungen Algorithmen der künstlichen Intelligenz.
Vorteilhaftweise werden neuronale Netzwerke und Optimierungsalgorithmen wie insbesondere evolutionäre Algorithmen und genetische Algorithmen verwendet.
In einer Ausführungsform ist das Automatikgetriebe als Differentialwandler-Automatikgetriebe ausgebildet.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein System zum Anpassen einer Fülldruckzeit in einem Automatikgetriebe. Das Automatikgetriebe weist eine Getriebeeingangswelle und eine Getriebeausgangswelle, eine Eingangskupplung, ein Hydrauliksystem mit einem Hydraulikmedium, einen hydraulischen Drehmomentwandler und ein Getriebesteuergerät auf. Das System ist ausgebildet, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.
Insbesondere ist das Automatikgetriebe als Differentialwandler-Automatikgetriebe ausgebildet.
Gemäß einem dritten Aspekt stellt die Erfindung ein Computerprogrammprodukt bereit, das einen ausführbaren Programmcode umfasst, der das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt ausführt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems;
2 eine schematische Darstellung eines Signalverlaufs eines Drucks p eines Hydraulikmediums in einer Lamellenkupplung;
3 eine schematische Darstellung einer Kennlinie zwischen einer Zeitdauer Δt eines Füllstoßes in Abhängigkeit von einem initialen Druck p_A1 des Hydraulikmediums;
4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens;
5 schematisch ein Computerprogrammprodukt.

Zusätzliche Kennzeichen, Aspekte und Vorteile der Erfindung oder ihrer Ausführungsbeispiele werden durch die ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen ersichtlich.
1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein System 100 zum Anpassen einer Fülldruckzeit in einem Automatikgetriebe 10. Das System 100 umfasst einen Kraftfahrzeugantriebsstrang 50 mit einem Automatikgetriebe 10, das zwischen einem Verbrennungsmotor 30 und Antriebsrädern 40 eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist und verschiedene Schaltelemente umfasst. Der Verbrennungsmotor 30 ist mit Sensoren 32 ausgestattet, die insbesondere ein Drehmoment M_M und eine Drehzahl R_M des Verbrennungsmotors 30 messen und die Daten an ein Datenkommunikationssystem 34 des Kraftfahrzeugs übermitteln. Das Datenkommunikationssystem 34 ist insbesondere als CAN-Bus (engl. Controller Area Network) ausgebildet.
Das Automatikgetriebe 10 umfasst eine Getriebeeingangswelle 11, eine Getriebeausgangswelle 12 und eine Lamellenkupplung 14. Die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 11 wird im Folgenden als Eingangsdrehzahl R_E bezeichnet. Des Weiteren weist das Automatikgetriebe 10 ein Hydrauliksystem 20 und einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 26 auf. Das Hydrauliksystem 20 umfasst ein Hydraulikmediumversorgungssystem 25 und hydraulische Verbindungen für die Zuführung eines Hydraulikmediums 24 zu verschiedenen Schaltelementen wie Ventilen, der Lamellenkupplung 14 und dem hydrodynamischen Drehmomentwandler 26 des Automatikgetriebes 10. Eine Pumpe 22 beaufschlagt das Hydraulikmedium 24 mit dem notwendigen hydraulischen Druck. Bei dem Hydraulikmedium 24 handelt es sich insbesondere um ein spezielles Öl. Die Hydraulikventile sind insbesondere als Proportionalventile ausgebildet. Ein Proportionalventil lässt nicht nur eine diskrete Schaltstellung zu, sondern einen stetigen Verlauf der Ventilöffnung, die insbesondere mit einem Proportionalmagneten gesteuert wird.
Zudem umfasst das Automatikgetriebe 10 ein Getriebesteuergerät 15. Das Getriebesteuergerät 15 ist insbesondere mit einem Prozessor 17 ausgestattet, der konfiguriert ist, Softwareanweisungen 19 zu verarbeiten und an Schnittstellen von Schaltelementen zur Steuerung des Getriebes 10 auszugeben. Die Softwareanweisungen 19 können auf einer Speichereinheit gespeichert sein und Algorithmen der künstlichen Intelligenz verwenden. Insbesondere können neuronale Netzwerke eingesetzt werden. Des Weiteren können Optimierungsalgorithmen wie beispielsweise evolutionäre Algorithmen und insbesondere genetische Algorithmen eingesetzt werden, die auf einem Populationsansatz basieren und mittels einer heuristischen Suche ein Optimierungsproblem lösen
Unter einem „Prozessor“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise eine Maschine oder eine elektronische Schaltung oder ein leistungsfähiger Computer verstanden werden. Bei einem Prozessor kann es sich insbesondere um einen Hauptprozessor (engl. Central Processing Unit, CPU), einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller, beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder einen digitalen Signalprozessor, möglicherweise in Kombination mit einer Speichereinheit zum Speichern von Programmbefehlen, etc. handeln. Auch kann unter einem Prozessor ein virtualisierter Prozessor, eine virtuelle Maschine oder eine Soft-CPU verstanden werden. Es kann sich beispielsweise auch um einen programmierbaren Prozessor handeln, der mit Konfigurationsschritten zur Ausführung des genannten erfindungsgemäßen Verfahrens ausgerüstet wird oder mit Konfigurationsschritten derart konfiguriert ist, dass der programmierbare Prozessor die erfindungsgemäßen Merkmale des Verfahrens, der Komponente, der Module, oder anderer Aspekte und/oder Teilaspekte der Erfindung realisiert.
Unter einer „Speichereinheit“ oder „Speichermodul“ und dergleichen kann im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise ein flüchtiger Speicher in Form eines Arbeitsspeichers (engl. Random-Access Memory, RAM) oder ein dauerhafter Speicher wie eine Festplatte oder ein Datenträger oder beispielsweise ein wechselbares Speichermodul verstanden werden. Es kann sich bei dem Speichermodul aber auch um eine cloudbasierte Speicherlösung handeln, die insbesondere mit dem Getriebesteuergerät 15 über eine Mobilfunkverbindung in Verbindung steht.
Ein neuronales Netzwerk besteht aus Neuronen, die in mehreren Schichten angeordnet und unterschiedlich miteinander verbunden sind. Ein Neuron ist in der Lage, an seinem Eingang Informationen von außerhalb oder von einem anderen Neuron entgegenzunehmen, die Information in einer bestimmten Art zu bewerten und sie in veränderter Form am Neuronen-Ausgang an ein weiteres Neuron weiterzuleiten oder als Endergebnis auszugeben. Hidden-Neuronen sind zwischen den Input-Neuronen und Output-Neuronen angeordnet. Je nach Netzwerktyp können mehrere Schichten von Hidden-Neuronen vorhanden sein. Sie sorgen für die Weiterleitung und Verarbeitung der Informationen.
Der Drehmomentwandler 26 umfasst üblicherweise einen Arbeitsraum mit zumindest einem Pumpenrad, einem Turbinenrad und einem Leitrad für das Hydraulikmedium 24. Bei einer Ausbildung des Automatikgetriebes 10 als Differential-Automatikgetriebe mit einem Eingangsdifferential ist der Drehmomentwandler 26 insbesondere in der Start-Phase des Kraftfahrzeugs zum Anfahren bedeutsam. Das Eingangsdifferential umfasst einen Planetenradsatz mit Sonnenrädern und einem Außenkranz, deren geometrische Abmessungen das Übersetzungsverhältnis bestimmen. Während des Anfahrens leitet das Eingangsdifferential immer weniger Motorleistung über den Drehmomentwandler 26 und immer mehr Motorleistung über einen mechanischen Leistungszweig, der einer Hauptwelle des Automatikgetriebes 10 entspricht, an die Antriebsräder 40. Beim Anfahren wird die Motorleistung somit zunächst hydrodynamisch und dann zunehmend mechanisch übertragen. Beim Stillstand des Fahrzeugs wird der Kraftfluss zwischen dem Verbrennungsmotor 30 und dem Automatikgetriebe 10 durch Öffnen der Lamellenkupplung 14 unterbrochen.
Vor dem eigentlichen Schaltvorgang werden Kanäle und Arbeitsräume der Lamellenkupplung 14 des Automatikgetriebes 10 mit einem kurzen Füllstoß des Hydraulikmediums 24 gefüllt. Der Wert des Fülldrucks p_F des Füllstoßes kann von verschiedenen Parametern, wie beispielsweise der Temperatur abhängen. Die Kanäle und Arbeitsräume der Lamellenkupplung 14 oder von Bremsen, oder sonstige Kolbenräume müssen vollständig gefüllt werden, insbesondere wenn diese über keine Fliehkraftkompensation verfügen und sie daher bei einer Deaktivierung über Dauerauslässe und Magnetventile vollständig entleert werden. Dies führt dazu, dass bei einem zeitlich sehr kurzen Füllstoß die Kanäle und Arbeitsräume der Lamellenkupplung 14 auch noch gefüllt werden, wenn bereits der Schaltvorgang begonnen hat. Ist hingegen der Füllstoß in zeitlicher Hinsicht zu lang, dann entsteht ein Druckstoß zu Beginn des Schaltvorgangs beziehungsweise noch während des Füllstoßes. Zudem wird üblicherweise bei Proportionalventilen, die über keine Vorsteuerungseinrichtung verfügen, für den Füllvorgang ein höherer Druck eingestellt. Dies führt dazu, dass sich der Druckstoß bei einer zu langen Füllstoßzeit aufgrund des höheren Drucks des Proportionalventils durch ein ruckartiges Verhalten beim Schaltvorgang deutlich bemerkbar macht. Dies führt dazu, dass der Schaltvorgang verzögert und/oder wenig komfortabel ist.
Erfindungsgemäß wird die Zeitdauer Δt des Füllstoßes in Abhängigkeit von einem bestimmten Wert des initialen Drucks p_A1 des Hydraulikmediums 24 eingestellt, wobei der initiale Druck p_A1 in Abhängigkeit von Parametern wie beispielsweise dem Zustand des Automatikgetriebes 10 und/oder dem Motordrehmoment M_m des Verbrennungsmotors 30 ermittelt werden kann. Der Wert des Fülldruck p_F des Füllstoßes wird dabei entweder als konstante Größe festgelegt oder er kann ebenfalls in Abhängigkeit von dem initialen Druck p_A1 des Hydraulikmediums 24 eingestellt werden.
Des Weiteren kann die Zeitdauer Δt eines Füllstoßes von einer zeitlichen Differenz zu einer vorherigen Betätigung von einem oder mehreren Schaltelementen des Automatikgetriebes 10 abhängen. In einem Berechnungsalgorithmus wird diese zeitliche Differenz entsprechend berücksichtigt.
In der 2 ist ein Diagramm dargestellt, bei dem der Druck p des Hydraulikmediums 24 in Abhängigkeit von der Zeit t aufgetragen ist. Zu Beginn eines Schaltvorgangs werden die Kanäle und Arbeitsräume der Lamellenkupplung 14 mit einem Füllstoß des Hydraulikmediums 24 gefüllt. Nach dem Füllvorgang der Lamellenkupplung 14 fällt der Fülldruck p_F des Hydraulikmediums 24 auf den initialen Druck p_A1 ab. Im Verlauf des weiteren Schaltvorgangs werden weitere Drücke p_A eingestellt. So kann beispielsweise, wie in 2 dargestellt, der nachfolgende Wert des Drucks p_A2 gegenüber dem Wert des initialen Drucks p_A1 geringfügig abfallen, um dann wieder anzusteigen während des weiteren Hochschaltens des Automatikgetriebes 10.
In der 3 ist die Abhängigkeit einer Zeitdauer Δt des Füllstoßes von dem Wert des initialen Drucks p_A1 dargestellt. Wie dem Diagramm entnommen werden kann, besteht zwischen der Zeitdauer Δt des Füllstoßes und dem initialen Druck p_A1 in einem mittleren Druckbereich ein im Wesentlichen linearer Zusammenhang. Bei Kenntnis des Wertes des initialen Drucks p_A1 kann somit aufgrund der Kennlinie ein Wert für eine optimale Zeitdauer Δt für den Füllstoß bestimmt werden.
Der optimale Wert des initialen Drucks p_A1 kann wiederum durch ein iteratives Lernverfahren ermittelt werden. Vorzugsweise wird der ermittelte Wert des initialen Drucks p_A1 in dem Getriebesteuergerät 15 hinterlegt. In dem Getriebesteuergerät 15 ist ebenfalls die in der 3 dargestellte Kennlinie und/oder ein weiterer Algorithmus zur Berechnung der zeitlichen Dauer Δt des Füllstoßes hinterlegt, so dass die optimale Zeitdauer Δt des Füllstoßes berechnet werden kann. Das Getriebesteuergerät 15 kann dann für den nächsten Schaltvorgang die zeitliche Länge Δt des Füllstoßes gemäß dem Berechnungsergebnis einstellen.
Der initiale Druck p_A1 kann insbesondere mittels eines iterativen Adaptionsverfahrens ermittelt werden. Hierbei ist beispielsweise vorgesehen, dass das Herstellen eines Kraftschlusses zwischen dem Verbrennungsmotor 30 und dem Automatikgetriebe 10 aus der Neutralstellung des Automatikgetriebes 10 an Parameter des Verbrennungsmotors 30 angepasst wird. Bei den Parametern des Verbrennungsmotors 30 handelt es sich insbesondere um die Drehzahl R_M und das Drehmoment M_M des Verbrennungsmotors 30. Unter der Neutralstellung des Getriebes 10 ist ein nicht vorhandener Kraftschluss mit dem Verbrennungsmotor 30 über die Lamellenkupplung 14 des Automatikgetriebes 10 zu verstehen.
Darüber hinaus kann der Druck p_A1 auch für alle weiteren Schaltungen, d.h. für Kolbenbewegungen, Bremsvorgänge und Kupplungsvorgänge, an den Zustand des Automatikgetriebes 10 adaptiert werden und die Zeitdauer Δt des Füllstoßes wird entsprechend angepasst.
Der initiale Druck p_A1 beim Schalten des Automatikgetriebes 10 aus der Neutralstellung in den ersten Gang kann wie folgt berechnet werden: Die Drehzahl R_M des Verbrennungsmotors 30 und damit die Drehzahl der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 30 sind bekannt und werden insbesondere mittels der Sensoren 32 gemessen. Des Weiteren wird die Eingangsdrehzahl R_E der Getriebeeingangswelle 11 gemessen, beispielsweise über Drehzahlsensoren. Beim Schließen der Lamellenkupplung 14 wird der Verbrennungsmotor 30 mit der Pumpe 22 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 26 verbunden. Bei einer Ausstattung des Automatikgetriebes 10 mit einem Eingangsdifferential ist zudem eine zusätzliche Übersetzung durch das Eingangsdifferential vorgesehen.
Das Eingangsdrehmoment M_E der Getriebeeingangswelle 11 des Automatikgetriebes 10 ist wiederum von dem Motordrehmoment M_M und der Motordrehzahl R_M des Verbrennungsmotors 30 abhängig. Über das Datenkommunikationssystem 34 des Kraftfahrzeugs, das insbesondere als CAN-Bus (engl. Controller Area Network) ausgebildet ist, kann ein Datensignal über das aktuell vorliegende Motordrehmoment M_M und die Motordrehzahl R_M des Verbrennungsmotors 30 an das Getriebesteuergerät 15 übermittelt werden. Ein solches Datensignal wird auch im Leerlauf bei einer Lastbeaufschlagung von Null mittels eines Leerlaufreglers 35, der mit dem Verbrennungsmotor 30 verbunden ist, ausgegeben.
Der Prozessor 18 berechnet nun mittels der Softwareanweisungen 19 einen Wert für den initialen Druck p_A1 des Hydraulikmediums 24 im Automatikgetriebe 10 beim Herstellen des Kraftschlusses zwischen dem Verbrennungsmotor 30 und dem Getriebe 10 durch Schließen der Lamellenkupplung 14. Hierbei bildet das aktuell gemessene Motordrehmoment M_M des Verbrennungsmotors 30 in der Neutralstellung des Automatikgetriebes 10 vor dem Beginn eines Schaltvorgangs in die Start-Phase die Basis für die Berechnung des initialen Drucks p_A1 des Hydraulikmediums 24. Hierdurch können unbekannte Nebenverbraucherdrehmomente ausgeschlossen werden. Die ermittelten Werte des initialen Drucks p_A1 werden in dem Getriebesteuergerät 15 oder einer weiteren Speichereinheit gespeichert.
Die Berechnung des initialen Drucks p_A1 erfolgt bei jedem Schaltvorgang, so dass iterativ ein optimaler Wert für die jeweilige individuelle Einstellung und Konfiguration eines Automatikgetriebes 10 ermittelt werden kann. Damit kann der Wert des initialen Drucks p_A1 an Änderungen des Automatikgetriebes 10, beispielsweise bei einem Ölwechsel oder bei Änderungen des Reibwertes der Lamellen, selbstlernend angepasst werden. Dies bedeutet, dass auch die auf dem initialen Druck p_A1 beruhende Zeitdauer Δt des Füllstoßes an die Konfiguration eines individuellen Automatikgetriebes 10 während der gesamten Betriebszeit optimal angepasst werden kann, so dass während der gesamten Lebensdauer des Automatikgetriebes 10 ein komfortabler Schaltvorgang gegeben ist.
Für Lamellenschaltungen und sonstige Übergangsschaltungen können weitere Adaptionskonzepte vorgesehen sein.
In 4 sind die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anpassen eines Fülldrucks in dem Automatikgetriebe 10 dargestellt.
In einem Schritt S10 wird ein Wert des initialen Drucks p_A1 des Hydraulikmediums 24 in der Lamellenkupplung 14 des Automatikgetriebes 10 bestimmt.
In einem Schritt S20 wird ein Wert des Fülldrucks p_F des Hydraulikmediums 24 zum Füllen von Kanälen und Arbeitsräumen der Lamellenkupplung 14 bestimmt.
In einem Schritt S30 wird eine Zeitdauer Δt des Füllstoßes des Hydraulikmediums 24 mit einem Fülldruck p_F berechnet, wobei die Zeitdauer Δt gemäß einer Kennlinie und/oder einem Berechnungsalgorithmus von dem Wert des initialen Drucks p_A1 abhängt.
In einem Schritt S40 werden die Kanäle und Arbeitsräume der Lamellenkupplung 14 mit dem Füllstoß während der ermittelten Zeitdauer Δt beaufschlagt.
5 stellt schematisch ein Computerprogrammprodukt 200 dar, das einen ausführbaren Programmcode 250 umfasst, der das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgeführt.
Mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Zeitdauer Δt eines Füllstoßes des Hydraulikmediums 24 zum Füllen von Kanälen und Arbeitsräumen an einen initialen Druck p_A1 angepasst werden. Hierdurch kann eine zu kurze oder zu lange Füllstoßzeitdauer vermieden werden, die zu einem ruckartigen Schaltvorgang führt. Dabei beruht die Berechnung der Zeitdauer Δt wiederum auf einem insbesondere mittels eines selbstlernenden Verfahrens ermittelten initialen Druck p_A1 des Automatikgetriebes 10. So kann beim Schalten aus der Neutralstellung in den ersten Gang in einem Adaptionsverfahren der initiale Druck p_A1 an das tatsächliche Drehmoment M_M des Verbrennungsmotors 30 angepasst werden, um einen zu großen oder zu kleinen Druck des Hydraulikmediums 24 im Automatikgetriebe 10, insbesondere in der Lamellenkupplung 14, zu vermeiden, der jeweils zu ruckartigen Übertragungen der Motorleistung auf die Antriebsräder 40 führen kann. Insgesamt ergibt sich hierdurch für den Fahrer ein komfortabler Schaltvorgang, der zuverlässig und leichtgängig erfolgt. Zudem kann auch bei Änderungen im Automatikgetriebe 10, beispielsweise durch eine Reibwertänderung der Lamellen, weiterhin ein komfortabler Schaltvorgang gewährleistet werden, da durch das selbstlernende Berechnungsverfahren Änderungen der Konfiguration des Automatikgetriebes 10 berücksichtigt werden können.
Bezugszeichenliste

10: Automatikgetriebe
11: Getriebeeingangswelle
12: Getriebeausgangswelle
14: Lamellenkupplung
15: Getriebesteuergerät
17: Prozessor
19: Softwareanweisung
20: Hydrauliksystem
22: Pumpe
24: Hydraulikmedium
25: Hydraulikmediumversorgungssystem
26: Drehmomentwandler
30: Verbrennungsmotor
32: Sensoren
34: Datenkommunikationssystem
35: Leerlaufregler
40: Antriebsräder
50: Kraftfahrzeugantriebsstrang
200: Computerprogrammprodukt
250: Programmcode
RE: Eingangsdrehzahl der Getriebeeingangswelle
ME: Eingangsdrehmoment der Getriebeeingangswelle
RM: Motordrehzahl
MM: Motordrehmoment
p: Druck des Hydraulikmediums
pF: Fülldruck
pA1: initialer Druck
Δt: Zeitdauer des Füllstoßes

Claims

Verfahren zum Anpassen einer Fülldruckzeit in einem Automatikgetriebe (10), wobei das Automatikgetriebe (10) eine Getriebeeingangswelle (11) und eine Getriebeausgangswelle (12), eine Lamellenkupplung (14), ein Hydrauliksystem (20) mit einem Hydraulikmedium (24), einen hydraulischen Drehmomentwandler (26) und ein Getriebesteuergerät (15) aufweist, umfassend: - Bestimmen (S10) eines Wertes eines initialen Drucks (p_A1) des Hydraulikmediums (24) in der Lamellenkupplung (14); - Bestimmen (S20) eines Wertes eines Fülldrucks (p_F) des Hydraulikmediums (24) zum Füllen von Kanälen und Arbeitsräumen der Lamellenkupplung (14); - Berechnen (S30) einer Zeitdauer (Δt) eines Füllstoßes des Hydraulikmediums (24) mit dem ermittelten Wert des Fülldrucks (p_F), wobei die Zeitdauer (Δt) des Füllstoßes von dem Wert des initialen Drucks (p_A1) gemäß einer Kennlinie und/oder einem Berechnungsalgorithmus abhängt; - Beaufschlagen (S40) der Kanäle und Arbeitsräume der Lamellenkupplung (14) mit dem Füllstoß während der ermittelten Zeitdauer (Δt), - wobei die Zeitdauer (Δt) eines Füllstoßes von einer zeitlichen Differenz zu einer vorherigen Betätigung von einem oder mehreren Schaltelementen des Automatikgetriebes (10) abhängt und von dem Berechnungsalgorithmus berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kennlinie einen linearen Zusammenhang zwischen dem Wert des initialen Drucks (p_A1) und der Zeitdauer (Δt) des Füllstoßes beschreibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wert des Fülldrucks (p_F) von dem Wert des ermittelten initialen Drucks (p_A1) abhängt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wert des initialen Drucks (p_A1) in Abhängigkeit von einem ermittelten Wert eines Drehmomentes (M_M) und/oder einer Drehzahl (R_M) eines Verbrennungsmotors (30) und/oder einer Eingangsdrehzahl (R_A) der Getriebeeingangswelle (11) in einem iterativen Berechnungsverfahren ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der ermittelte Wert des initialen Drucks (p_A1) und der ermittelte Wert der Zeitdauer (Δt) des Füllstoßes in dem Getriebesteuergerät (15) und/oder einer Speichereinheit gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Verbrennungsmotor (30) mit Sensoren (32) ausgestattet ist, die das Drehmoment (M_M) und die Drehzahl (R_M) des Verbrennungsmotors (30) messen und die Daten an ein Datenkommunikationssystem (34) des Kraftfahrzeugs übermitteln.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Datenkommunikationssystem (34) des Kraftfahrzeugs als CAN-Bus (engl. Controller Area Network) ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Getriebesteuergerät (15) einen Prozessor (17) umfasst, der konfiguriert ist, Softwareanweisungen (19) zur Berechnung von Werten des initialen Drucks (p_A1) und/oder der Zeitdauer (Δt) des Füllstoßes auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Softwareanweisungen (19) Algorithmen der künstlichen Intelligenz umfassen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei neuronale Netzwerke und Optimierungsalgorithmen wie evolutionäre Algorithmen und genetische Algorithmen verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Automatikgetriebe (10) als Differentialwandler-Automatikgetriebe ausgebildet ist.
System (100) zum Anpassen eines Fülldrucks (p_F) in einem Automatikgetriebe (10), wobei das Automatikgetriebe (10) eine Getriebeeingangswelle (11) und eine Getriebeausgangswelle (12), eine Eingangskupplung (14), ein Hydrauliksystem (20) mit einem Hydraulikmedium (24), einen hydraulischen Drehmomentwandler (26) und ein Getriebesteuergerät (15) aufweist, wobei das System (100) ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.
System (100) nach Anspruch 12, wobei das Automatikgetriebe (10) als Differentialwandler-Automatikgetriebe ausgebildet ist.
Computerprogrammprodukt (200), umfassend einen ausführbaren Programmcode (250), der das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausführt.