DE102021125457A1 - Verfahren, System und Computerprogrammprodukt zum Rückschalten eines Automatikgetriebes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rückschalten eines Automatikgetriebes (10). Das Automatikgetriebe (10) weist einen Antriebsbereich (2) mit einer Getriebeeingangswelle (5), einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (3), einen Abtriebsbereich (4) mit einer Getriebeausgangswelle (7), Lamellenbremsen (8), eine Pumpenbremse (12), eine Turbinengetriebebremse (14), ein Hydrauliksystem (20) mit einem Hydraulikmedium (24) und ein Getriebesteuergerät (15) auf. Ein hydrodynamischen Leistungszweig (19), bei dem eine Antriebsleistung über den hydrodynamischen Drehmomentwandler (3) an die Getriebeausgangswelle (7) übertragen wird, und ein mechanischen Leistungszweig (18), bei dem eine Antriebsleistung rein mechanisch an die Getriebeausgangswelle (7) übertragen wird, sind vorgesehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:- Beginnen (S10) eines Schaltvorgangs aus einem zweiten Gang in einen ersten Gang, wobei im zweiten Gang die Pumpenbremse (12) geschlossen und die Turbinengetriebebremse (14) geöffnet ist, und die Antriebsleistung über den mechanischen Leistungszweig (18) an die Getriebeausgangswelle (7) übertragen wird, und wobei im ersten Gang die Antriebsleistung über den hydrodynamischen Leistungszweig (19) an die Getriebeausgangswelle (7) übertragen wird;- Öffnen (S20) der Pumpenbremse (12);- Schließen (S30) der Turbinengetriebebremse (14);- Anpassen (S40) während eines Synchronisierungszeitraums (Δtsync) zumindest des initialen Arbeitsdrucks (pA1) des Hydraulikmediums (22) in der Turbinengetriebebremse (14).

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt zum Rückschalten eines Automatikgetriebes.
• 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 der Abtriebswelle des Motors und der Antriebswelle der Antriebsräder zu variieren. Bei einem Automatikgetriebe wie einem Automatgetriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler sind nasslaufende 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 Proportional-ventile ausgebildet. Ein Proportionalventil lässt nicht nur eine diskrete Schaltstellung zu, sondern einen stetigen Verlauf der Ventilöffnung, die insbesondere mit einem Proportionalmagneten gesteuert wird.
• Die Antriebsleistung von einer Getriebeeingangswelle zu einer Getriebeausgangswelle wird in einem ersten Gang hydrodynamisch oder kombiniert hydrodynamisch und mechanisch übertragen. Hierzu sind ein hydrodynamischer Leistungszweig durch den hydrodynamischen Drehmomentwandler und ein mechanischer Leistungszweig, der um den Drehmomentwandler angeordnet ist, vorgesehen. Die Antriebsleistungsübertragung erfolgt gleichzeitig und parallel über diese beiden Leistungszweige. In einem zweiten Gang und weiteren Gängen wird die Antriebsleistung ausschließlich mechanisch übertragen ausschließlich mechanisch über den rein mechanischen Leistungszweig am hydromechanischen Drehmomentwandler vorbei.
• Die Teilung der Traktionsleistung in einen hydromechanischen Kraftweg und einen mechanischen Kraftweg erfolgt über ein Differentialgetriebe. Derartige Automatikgetriebe werden auch als Differentialwandlergetriebe (DIWA) bezeichnet. Mit Lamellenkupplungen bzw. Lamellenbremsen werden die verschiedenen Übersetzungen des Getriebes realisiert.
• Allerdings wurden bisher die Rückschaltungen aus dem mechanischen Kraftweg in den hydrodynamischen Kraftweg, d.h. das Schalten von einem zweiten Gang in den ersten Gang mit festen Druckverläufen in den Lamellenbremsen und Lamellenkupplungen durchgeführt. Eine Adaption der Druckverläufe an den tatsächlichen baulichen Zustand der Lamellenbremsen und Lamellenkupplungen wurde bisher nicht vorgenommen, so dass Verschleißerscheinungen der Lamellenbremsen und Lamellenkupplungen wie eine Veränderung der Reibwerte nach einer geraumen Betriebszeit des Getriebes nicht berücksichtigt werden und daher der Rückschaltvorgang mit zunehmender Betriebszeit unkomfortabler werden können.
• Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt zum Rückschalten eines Automatikgetriebes zu schaffen, bei dem die Veränderungen der Lamellenbremsen und Lamellenkupplung während der Betriebszeit des Automatikgetriebes berücksichtigt werden und eine automatische Anpassung an die Beschaffenheit eines individuellen Automatikgetriebes erfolgt.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich eines Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, und hinsichtlich eines Systems durch die Merkmale des Anspruchs 13, und hinsichtlich eines Computerprogrammproduktes durch die Merkmale des Anspruchs 15 gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
• Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Rückschalten eines Automatikgetriebes. Das Automatikgetriebe weist einen Antriebsbereich mit einer Getriebeeingangswelle, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, einen Abtriebsbereich mit einer Getriebeausgangswelle, Lamellenbremsen, eine Pumpenbremse, eine Turbinengetriebebremse, ein Hydrauliksystem mit einem Hydraulikmedium und ein Getriebesteuergerät auf. Ein hydrodynamischen Leistungszweig, bei dem eine Antriebsleistung über den hydrodynamischen Drehmomentwandler an die Getriebeausgangswelle übertragen wird, und ein mechanischen Leistungszweig, bei dem eine Antriebsleistung rein mechanisch an die Getriebeausgangswelle übertragen wird, sind vorgesehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
• - Beginnen eines Schaltvorgangs aus einem zweiten Gang in einen ersten Gang, wobei im zweiten Gang die Pumpenbremse geschlossen und die Turbinengetriebebremse geöffnet ist, und die Antriebsleistung über den mechanischen Leistungszweig an die Getriebeausgangswelle übertragen wird, und wobei im ersten Gang die Antriebsleistung über den hydrodynamischen Leistungszweig und den mechanischen Leistungszweig an die Getriebeausgangswelle übertragen wird;
• - Öffnen der Pumpenbremse;
• - Schließen der Turbinengetriebebremse;
• - Anpassen während eines Synchronisierungszeitraums Δt_sync zumindest des initialen Arbeitsdrucks p_A1 des Hydraulikmediums in der Turbinengetriebebremse
• Insbesondere ist vorgesehen, dass die Pumpenbremse und die Turbinengetriebebremse gleichzeitig oder zeitlich versetzt geöffnet bzw. geschlossen werden. Denkbar ist auch ein zeitlich versetztes Öffnen oder Schließen
• In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem Synchronisierungszeitraum Δt_syncdie Turbinengetriebebremse mit drei Arbeitsdrücken umfassend den initialen Arbeitsdruck p_A1, einen zweiten Arbeitsdruck p_A2 und einen dritten Arbeitsdruck p_A3 beaufschlagt wird, wobei in dem Synchronisierungszeitraum Δt_synchc ein Einschwingen des Wertes der Drehzahl n₃ des Außenkranzes des Turbinengetriebes 15 (Planetensatz) im zweiten Gang auf die Drehzahl n₃ = 0 im ersten Gang stattfindet. (Bremsen im geschlossen Zustand verbinden immer das entsprechende Teil mit dem Gehäuse und damit wird dies zum Stillstand abgebremst)
• In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der initiale Arbeitsdruck P_A1 in einem selbstlernenden iterativen Berechnungsverfahren bestimmt wird, das auf einer Folge von nacheinander durchgeführten Schaltvorgängen beruht.
• Vorteilhafterweise wird bei jedem Schaltvorgang ein Zeitpunkt t₁ bestimmt wird, an dem die Turbinengetriebebremse mit dem zweiten Arbeitsdruck p_A2 beaufschlagt wird, wobei der erste Zeitpunkt t₁ in einem ersten Zeitfenster liegt, das durch die Zeiten t_1min und t_1max definiert ist und den Zeitraum der Anpassung der Drehzahl n₃ der Getriebeausgangswelle durch den Schaltvorgang beschreibt.
• In einer weiteren Ausführungsform wird der initiale Arbeitsdruck p_A1 für einen nachfolgenden Schaltvorgang von dem zweiten in den ersten Gang erhöht, wenn der erste Zeitpunkt t₁ oberhalb des ersten Zeitfensters liegt mit t₁ > t_1max, oder der initiale Arbeitsdruck p_A1 wird für den nachfolgenden Schaltvorgang von dem zweiten in den ersten Gang reduziert, wenn der erste Zeitpunkt t₁ unterhalb des ersten Zeitfensters liegt mit t₁ < t_1min.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der zweite Arbeitsdruck p_A2 in einem selbstlernenden iterativen Berechnungsverfahren bestimmt, das auf einer Folge von durchgeführten Schaltvorgängen beruht.
• Vorteilhafterweise wird der zweite Arbeitsdruck p_A2 in Abhängigkeit von einem zweiten Zeitpunkt t₂ angepasst, wobei der zweite Zeitpunkt t₂ in einem durch die Zeiten t_1min und t_2max definierten zweiten Zeitfenster liegt und den Eintritt der Drehzahl n₃ in ein Synchronfenster (Synchronfenster bei n3=0) beschreibt.
• Insbesondere ist vorgesehen, dass der zweite Arbeitsdruck p₂ für einen nachfolgenden Schaltvorgang von dem zweiten in den ersten Gang erhöht wird, wenn der zweite Zeitpunkt t₂ oberhalb des zweiten Zeitfensters liegt mit t₂ > t_2max, oder der zweite Arbeitsdruck p_A wird für den nachfolgenden Schaltvorgang von dem zweiten in den ersten Gang reduziert wird, wenn der zweite Zeitpunkt t₂ unterhalb des zweiten Zeitfensters liegt mit t₂ <t_2min.
• In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der dritte Arbeitsdruck p_A3 in Abhängigkeit von der Drehzahl n₃ angepasst wird.
• Insbesondere wird der dritte Arbeitsdruck p_A3 größer als der zweite Arbeitsdruck (p_A2) eingestellt gemäß $${\text{p}}_{\text{A}3}>{\text{p}}_{\text{A}2},$$

  

  oder der dritte Arbeitsdruck p_A3 wird gleich groß wie der zweite Arbeitsdruck(p_A2) eingestellt gemäß $${\text{p}}_{\text{A}3}={\text{p}}_{\text{A}2}.$$

  
• In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass beim Unterschreiten einer Grenzdrehzahl n_Grenz ein zusätzlicher Arbeitsdruck Δp_Grenz eingestellt wird, um den dritten Arbeitsdruck p_A3 zu erhöhen.
• Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein System zum Rückschalten eines Automatikgetriebes. Das Automatikgetriebe weist einen Antriebsbereich mit einer Getriebeeingangswelle, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, einen Abtriebsbereich mit einer Getriebeausgangswelle, Lamellenbremsen, eine Pumpenbremse, eine Turbinengetriebebremse, ein Hydrauliksystem mit einem Hydraulikmedium und ein Getriebesteuergerät auf. Ein hydrodynamischer/mechanischer Leistungszweig, bei dem eine Antriebsleistung über den hydrodynamischen Drehmomentwandler und den mechanischen Leistungszweig an die Getriebeausgangswelle übertragen wird, und ein mechanischen Leistungszweig, bei dem eine Antriebsleistung rein mechanisch an die Getriebeausgangswelle übertragen wird, sind vorgesehen. Das System ist ausgebildet ist, 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 eines Differentialgetriebes im zweiten Gang;
• 2 eine schematische Darstellung eines Differentialgetriebes im ersten Gang;
• 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zum Rückschalten eines Automatikgetriebes,
• 4a eine schematische Darstellung des zeitlichen Signalverlaufs der Drehzahl n₃ des Außenkranzes des Turbinengetriebes
• 4b eine schematische Darstellung des zeitlichen Druckverlaufs in der Pumpenbremse;
• 4c eine schematische Darstellung des zeitlichen Druckverlaufs in der Turbinenbremse;
• 5 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens;
• 6 schematisch ein Computerprogrammprodukt.
• Zusätzliche Kennzeichen, Aspekte und Vorteile der Erfindung oder ihrer Ausführungsbeispiele werden durch die ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen ersichtlich.
• Die 1 und 2 zeigen in einer vereinfachten Darstellung ein als Differentialwandlergetriebe ausgebildetes Automatikgetriebe 10 mit einem Antriebsbereich 2, einem hydrodynamischen Drehmomentwandler 3 und einem Abtriebsbereich 4. Der Drehmomentwandler 3 umfasst üblicherweise einen Arbeitsraum mit zumindest einem Pumpenrad, einem Turbinenrad und einem Leitrad für ein Hydraulikmedium. Im Antriebsbereich 2 ist eine Getriebeeingangswelle 5 und im Abtriebsbereich 3 eine Getriebeausgangswelle 7 angeordnet. Die Drehzahl des Außenkranzes des Turbinengetriebes , d.h. der Innenlamellen der Turbinengetriebebrems-Lamellen wird als Drehzahl n₃ bezeichnet. Im Antriebsbereich 2 befinden sich verschiedene Lamellenkupplungen 8 in Lamellenbauart sowie Planetensätze 9, 11. Die Bauteile der beiden miteinander verschalteten Planentensätze 9, 11 können wahlweise von den Lamellenkupplungen 8 (sind 3 Stück im Antriebsbereich, die geschaltete EK-Lamellenkupplung in 1+2 ist ebenfalls eine Lamellenkupplung, und dunkel als geschlossen markiert) festgesetzt werden. Des Weiteren ist eine Pumpenbremse 12 vorgesehen, um ein Pumpenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 festzusetzen. Im Antriebsbereich 2 können somit verschiedene Übersetzungen eingestellt werden, um verschiedene Gänge des Automatikgetriebes 10 auszubilden.
• Hinter dem Drehmomentwandler 3 befindet sich eine als Lamellenbremse ausgebildete Turbinengetriebebremse 14. Mit der Turbinengetriebebremse 14 kann ein Hohlrad (Außenkranz) eines Planetensatzes 15 beim Schalten gegenüber einem Gehäuse 17 des Automatikgetriebes 10 gebremst werden. An diesem Hohlrad (Außenkranz) wird die Drehzahl n3 gemessen.
• In der 3 ist ein System 100 zum Rückschalten des Automatikgetriebes 10 dargestellt. Das System 100 umfasst einen Kraftfahrzeugantriebsstrang 50 mit dem Automatikgetriebe 10, das zwischen einem Verbrennungsmotor 30 und Antriebsrädern 40 eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Der Verbrennungsmotor 30 kann mit Sensoren ausgestattet sein, die insbesondere ein Drehmoment M_M und eine Drehzahl n des Verbrennungsmotors 30 messen und die Daten an ein Datenkommunikationssystem des Kraftfahrzeugs übermitteln. Das Datenkommunikationssystem kann insbesondere als CAN-Bus (engl. Controller Area Network) ausgebildet sein.
• Das Automatikgetriebe 10 umfasst die Getriebeeingangswelle 5 und die Getriebeausgangswelle 7. Des Weiteren weist das Automatikgetriebe 10 ein Hydrauliksystem 20 mit hydraulischen Verbindungen für die Zuführung eines Hydraulikmediums 22 zu verschiedenen Schaltelementen wie Ventilen, den Lamellenkupplungen 8, der Pumpenbremse 12, der Turbinengetriebebremse 14 sowie dem hydrodynamischen Drehmomentwandler 3 auf. Eine Pumpe beaufschlagt das Hydraulikmedium 22 mit dem notwendigen hydraulischen Druck. Bei dem Hydraulikmedium 22 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 25. Das Getriebesteuergerät 25 ist insbesondere mit einem Prozessor 27 ausgestattet, der konfiguriert ist, Softwareanweisungen 29 zu verarbeiten und an Schnittstellen von Schaltelementen zur Steuerung des Automatikgetriebes 10 auszugeben. Die Softwareanweisungen 29 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 über eine Mobilfunkverbindung in Verbindung steht.
• In der 1 ist der Zustand des Automatikgetriebes 10 im zweiten Gang dargestellt. Hierbei erfolgt eine rein mechanische Leistungsübertragung ausschließlich über einen mechanischen Leistungszweig 18. Der Ausgang des rein mechanischen Leistungszweiges 18 hat dieselbe Drehzahl n2 wie die Getriebeausgangswelle 7. Die Pumpenbremse 12 ist geschlossen, während die Turbinengetriebebremse 14 geöffnet ist.
• Das Turbinengetriebe befindet sich in einem Gleichgewichtszustand, der Außenkranz (Hohlrad) des Turbinengetriebes dreht sich mit der Drehzahl n3.
• In 2 ist der Zustand des Automatikgetriebes 10 im ersten Gang dargestellt. Erfindungsgemäß wird die Pumpenbremse 12 geöffnet und gleichzeitig die Turbinengetriebebremse 14 geschlossen. Hierdurch erfolgt die Leistungsübertragung allein über einen hydromechanischen Leistungszweig 19. Die Drehzahl n3 des Außenkranzes (Hohlrad) des Turbinengetriebes ist dann 0.
• Zudem wird der Druck p des Hydraulikmediums 22 in der Turbinengetriebebremse 14 entsprechend des in der 4c) dargestellten zeitlichen Druckverlaufs gesteuert. Insbesondere ist vorgesehen, dass in einem Synchronisierungszeitraum Δt_syncdie Turbinengetriebebremse 14 mit drei Arbeitsdrücken beaufschlagt wird. In diesem Synchronisierungszeitraum Δt_sync findet ein Einschwingen des Wertes der Drehzahl n₃ des Außenkranzes des Turbinengetriebes 7 im zweiten Gang auf den Wert 0 im ersten Gang, d.h. n3=0, statt.
• Der Druck in der Pumpenbremse 12 fällt hingegen, wie in 4b) dargestellt, linear auf einen unteren Wert 0, d,h ausgeschaltet, ab.
• Mit Beginn der Schaltung zu einem Zeitpunkt t₀ wird ein initialer Arbeitsdruck p_A1 eingestellt. Dieser initiale Arbeitsdruck p_A1 adaptiert den korrekten Schaltungsbeginn. Des Weiteren wird zu einem ersten Zeitpunkt t₁ der Druckwert des Hydraulikmediums 22 auf einen zweiten Arbeitsdruck p_A2 verändert. Der zweite Arbeitsdruck p_A2 überwacht die Drehzahlreduzierung des Außenkranzes des Turbinengetriebes bis zu einem Zielbereich der Drehzahl n₃ von 0, d.h. bis zum Stillstand. An den zweiten Arbeitsdruck p_A2 schließt sich ein dritter Arbeitsdruck p_A3 an, der rampenförmig ansteigt, um den Übergang in ein Zielfenster zu kontrollieren.
• Dabei ist vorgesehen, dass der erste Arbeitsdruck p_A1, der zweite Arbeitsdruck p_A2 und der dritte Arbeitsdruck p_A3 jeweils größer als ein minimaler Arbeitsdruck p_Amin eingestellt werden, gemäß: $${\text{p}}_{\text{A}1},{\text{p}}_{\text{A}2},{\text{p}}_{\text{A}3}>{\text{p}}_{\text{Amin}}$$

  
• Der initiale Arbeitsdruck p_A1 wird in einem selbstlernenden iterativen Berechnungsverfahren bestimmt, das auf einer Folge von nacheinander durchgeführten Schaltvorgängen beruht. Dabei wird bei jedem Schaltvorgang der Zeitpunkt t₁ bestimmt, an dem die Drehzahl n3 des Außenkranzes des Turbinengetriebes, die Turbinengetriebebremse 14 , das (erste) Fenster verlässt. Der erste Zeitpunkt t₁ sollte in einem ersten Zeitfenster 72 liegen, das durch die minimalen und maximalen Zeiten t_1min und t_1max definiert ist und den Zeitraum der Anpassung der Drehzahl n₃ der Getriebeausgangswelle 7 durch den Schaltvorgang beschreibt. Wird jedoch durch das Getriebesteuergerät 25 festgestellt, dass bei einem Schaltvorgang der erste Zeitpunkt t₁ oberhalb des ersten Zeitfensters 72 liegt mit t₁ > t_1max, dann wird bei der nachfolgenden Schaltung von dem zweiten in den ersten Gang der initiale Arbeitsdruck p_A1 erhöht, gemäß: $${\text{t}}_1>{\text{t}}_{1\text{max}}\to {\text{p}}_{\text{A}1}\text{ erh}\ddot{\text{o}}\text{hen}$$

  
• Stellt das Getriebesteuergerät 25 allerdings fest, dass bei der Schaltung der erste Zeitpunkt t₁ unterhalb des ersten Zeitfensters 72 liegt mit t₁ < t_1min, dann wird bei der nachfolgenden Schaltung von dem zweiten in den ersten Gang der initiale Arbeitsdruck p_A1 reduziert, gemäß: $${\text{t}}_1<{\text{t}}_{1\text{min}}\to {\text{p}}_{\text{A}1}\text{ reduzieren}$$

  
• Eine Füllstoßzeitdauer Δt_F ist (z.B. linear) abhängig von dem initialen Arbeitsdruck p_A1 und wird insbesondere gemäß einer hinterlegten Kennlinie oder eine Berechnungsalgorithmus in dem Getriebesteuergerät 25 berechnet.
• Der zweite Arbeitsdruck p_A2 wird ebenfalls in einem selbstlernenden iterativen Berechnungsverfahren bestimmt, das auf einer Folge von durchgeführten Schaltvorgängen beruht. Dabei wird der zweite Arbeitsdruck p_A2 in Abhängigkeit von einem zweiten Zeitpunkt t₂ angepasst. Wie in der 4a) dargestellt, definiert der zweite Zeitpunkt t₂ den Eintritt der Drehzahl n₃ in das Synchronfenster 73 um die Drehzahl n3 = 0. Dieser zweite Zeitpunkt t₂ soll in einem durch die minimalen und maximalen Zeiten t_2min und t_2max definierten zweiten Zeitfenster 74 liegen. Wird jedoch durch das Getriebesteuergerät 25 festgestellt, dass der zweite Zeitpunkt t₂ oberhalb des zweiten Zeitfensters 74 liegt gemäß t₂ > t_2max, dann wird bei der nachfolgenden Schaltung von dem zweiten in den ersten Gang der Arbeitsdruck p_A2 erhöht, gemäß: $${\text{t}}_2>{\text{t}}_{2\text{max}}\to {\text{p}}_{\text{A}2}\text{ erh}\ddot{\text{o}}\text{hen}$$

  
• Stellt das Getriebesteuergerät 25 allerdings fest, dass der zweite Zeitpunkt t₂ unterhalb des zweiten Zeitfensters 74 liegt gemäß t₂<t_2min, dann wird bei der nachfolgenden Schaltung von dem zweiten in den ersten Gang der zweite Arbeitsdruck p_A2 reduziert, gemäß: $${\text{t}}_2<{\text{t}}_{2\text{min}}\to {\text{p}}_{\text{A}2}\text{ reduzieren}$$

  
• Der dritte Arbeitsdruck p_A3 wird in Abhängigkeit von der Drehzahl n₃ angepasst. Wie in der 4a) dargestellt, soll ein Überschwingen der Drehzahl n₃ in die negative Drehrichtung in einem Drehzahlfenster 75 liegen, das durch eine obere Drehzahl n_O und eine untere Drehzahl n_U definiert ist. Zudem wird eine Grenzdrehzahl n_Grenz und eine minimale Drehzahl n_min definiert. Die obere Drehzahl n_O, die untere Drehzahl n_U, die Grenzdrehzahl n_Grenz und die minimale Drehzahl n_min weisen jeweils ein negatives Vorzeichen hinsichtlich der Drehrichtung auf. Liegt die minimale Drehzahl n_min oberhalb der oberen Drehzahl n_O mit n_min > n_O, dann wird der dritte Arbeitsdruck p_A3 reduziert, gemäß: $${\text{n}}_{\text{min}}>{\text{n}}_{\text{O}}\to {\text{p}}_{\text{A}3}\text{ reduzieren}$$

  
• Liegt die minimale Drehzahl n_min hingegen unterhalb der unteren Drehzahl n_U mit n_min < n_U, dann wird der dritte Arbeitsdruck p_A3 erhöht, gemäß: $${\text{n}}_{\text{min}}<{\text{n}}_{\text{U}}\to {\text{p}}_{\text{A}3}\text{ erh}\ddot{\text{o}}\text{hen}$$

  
• Dabei ist stets vorgesehen, dass der dritte Arbeitsdruck p_A3 größer als der zweite Arbeitsdruck p_A2 ist gemäß p_A3 > p_A2, oder dass der Arbeitsdruck p_A3 gleich groß wie der zweite Arbeitsdruck p_A2 ist gemäß p_A3 = p_A2.
• Unterschreitet die Drehzahl n₃ die Grenzdrehzahl n_Grenz, so wird ein zusätzlicher Arbeitsdruck Δp_Grenz eingestellt, um den der dritte Arbeitsdruck p_A3 erhöht wird.
• In 5 sind die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Rückschalten des Automatikgetriebes 10 dargestellt.
• In einem Schritt S10 wird ein Schaltvorgang aus einem zweiten Gang in einen ersten Gang begonnen, wobei im zweiten Gang die Pumpenbremse 12 geschlossen und die Turbinengetriebebremse 14 geöffnet ist, und die Antriebsleistung über den mechanischen Leistungszweig 18 an die Getriebeausgangswelle 7 übertragen wird, und wobei im ersten Gang die Antriebsleistung über den hydrodynamischen Leistungszweig 19 an die Getriebeausgangswelle 7 übertragen wird;
• In einem Schritt S20 wird die Pumpenbremse 12 geöffnet.
• In einem Schritt S30 wird (zum Teil parallel zum Schritt S20) die Turbinengetriebebremse 14 geschlossen.
• In einem Schritt S40werden die Drücke pA1, pA2, pA3 entsprechend dem iterativen Verfahren für den nächsten Schaltvorgang festgelegt..
• 6 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 erfolgt der Rückschaltungsvorgang vom zweiten in den ersten Gang deutlich weicher. In der Turbinengetriebebremse 14 wird der Druck des Hydraulikmediums 22 vorzugsweise in drei Adaptionsbereichen mit einem initialen Arbeitsdruck p_A1, einem zweiten Arbeitsdruck p_A2 und einem dritten Arbeitsdruck p_A3 angepasst. Die Bestimmung der Arbeitsdrücke erfolgt in einem selbstlernenden iterativen Berechnungsverfahren, auf einer Folge von nacheinander durchgeführten Schaltvorgängen beruht. Insgesamt ergibt sich hierdurch für den Fahrer ein komfortabler Rückschaltvorgang, der zuverlässig und leichtgängig erfolgt. Zudem kann auch bei Änderungen im Automatikgetriebe 10, beispielsweise durch eine Reibwertänderung der Lamellen, weiterhin ein komfortabler Rückschaltvorgang gewährleistet werden, da durch das selbstlernende Berechnungsverfahren Änderungen der Konfiguration des Automatikgetriebes 10 berücksichtigt werden können.
• Bezugszeichenliste

2

Antriebsbereich

3

hydrodynamischer Drehmomentwandler

4

Abtriebsbereich

5

Getriebeeingangswelle

7

Getriebeausgangswelle

8

Lamellenbremsen

9

Planetensatz

10

Automatikgetriebe

11

Planetensatz

12

Pumpenbremse

14

Turbinengetriebebremse

15

Planetensatz Turbinengetriebe

17

Gehäuse

18

mechanischer Leistungszweig

19

hydrodynamischer Leistungszweig

20

Hydrauliksystem

22

Hydraulikmedium

25

Getriebesteuergerät

27

Prozessor

29

Softwareanweisung

30

Verbrennungsmotor

40

Antriebsräder

50

Kraftfahrzeugantriebsstrang

72

erstes Zeitfenster

73

Synchronfenster

74

zweites Zeitfenster

75

Drehzahlfenster

200

Computerprogrammprodukt

250

Programmcode

p

Druck des Hydraulikmediums

pA1

initialer Arbeitsdruck

pA2

zweiter Arbeitsdruck

pA3

dritter Arbeitsdruck

pAmin

minimaler Arbeitsdruck

ΔpGrenz

zusätzlicher Arbeitsdruck

t1

erster Zeitpunkt

t1min

minimaler erster Zeitpunkt

t1max

maximaler zweiter Zeitpunkt

t2

zweiter Zeitpunkt

t1min

minimaler erster Zeitpunkt

t2max

maximaler zweiter Zeitpunkt

Δtsync

Synchronisierungszeitraum

ΔtF

Füllstoßzeitdauer

nO

obere Drehzahl

nU

untere Drehzahl

nGrenz

Grenzdrehzahl

nmin

minimale Drehzahl

Claims (15)

1. Verfahren zum Rückschalten eines Automatikgetriebes (10), wobei das Automatikgetriebe (10) einen Antriebsbereich (2) mit einer Getriebeeingangswelle (5), einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (3), einen Abtriebsbereich (4) mit einer Getriebeausgangswelle (7), Lamellenbremsen (8), eine Pumpenbremse (12), eine Turbinengetriebebremse (14), ein Hydrauliksystem (20) mit einem Hydraulikmedium (24) und ein Getriebesteuergerät (15) aufweist, wobei ein hydrodynamischen Leistungszweig (19), bei dem eine Antriebsleistung über den hydrodynamischen Drehmomentwandler (3) an die Getriebeausgangswelle (7) übertragen wird, und ein mechanischen Leistungszweig (18), bei dem eine Antriebsleistung rein mechanisch an die Getriebeausgangswelle (7) übertragen wird, vorgesehen sind, umfassend: Beginnen (S10) eines Schaltvorgangs aus einem zweiten Gang in einen ersten Gang, wobei im zweiten Gang die Pumpenbremse (12) geschlossen und die Turbinengetriebebremse (14) geöffnet ist, und die Antriebsleistung über den mechanischen Leistungszweig (18) an die Getriebeausgangswelle (7) übertragen wird, und wobei im ersten Gang die Antriebsleistung über den hydrodynamischen Leistungszweig (19) an die Getriebeausgangswelle (7) übertragen wird; - Öffnen (S20) einer Kupplung/Bremse (12); - Schließen (S30) einer Turbinengetriebe (14); - Anpassen (S40) während eines Synchronisierungszeitraums (Δtsync) zumindest des initialen Arbeitsdrucks (pA1) des Hydraulikmediums (22) in der Turbinengetriebebremse (14).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pumpenbremse (12) und die Turbinengetriebebremse (14) gleichzeitig geschlossen bzw. geöffnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in einem Synchronisierungszeitraum (Δt_sync) die Turbinengetriebebremse (14) mit drei Arbeitsdrücken umfassend den initialen Arbeitsdruck (p_A1), einen zweiten Arbeitsdruck (p_A2) und einen dritten Arbeitsdruck (p_A3) beaufschlagt wird, wobei in dem Synchronisierungszeitraum (Δt_sync) ein Einschwingen des Wertes der Drehzahl (n₃) auf den Wert der Drehzahl (n₃) =0 stattfindet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der initiale Arbeitsdruck (p_A1) in einem selbstlernenden iterativen Berechnungsverfahren bestimmt wird, das auf einer Folge von nacheinander durchgeführten Schaltvorgängen beruht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei bei jedem Schaltvorgang ein Zeitpunkt (t₁) bestimmt wird, an dem die Turbinengetriebebremse (14) mit dem zweiten Arbeitsdruck (p_A2) beaufschlagt wird, wobei der erste Zeitpunkt (t₁) in einem ersten Zeitfenster (72) liegt, das durch die Zeiten (t_1min) und (t_1max) definiert ist und den Zeitraum der Anpassung der Drehzahl (n₃) durch den Schaltvorgang beschreibt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der initiale Arbeitsdruck (p_A1) für einen nachfolgenden Schaltvorgang von dem zweiten in den ersten Gang erhöht wird, wenn der erste Zeitpunkt (t₁) oberhalb des ersten Zeitfensters (72) liegt mit t₁ > t_1max, oder der initiale Arbeitsdruck (p_A1) für den nachfolgenden Schaltvorgang von dem zweiten in den ersten Gang reduziert wird, wenn der erste Zeitpunkt (t₁) unterhalb des ersten Zeitfensters (72) liegt mit t₁ < t_1min.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der zweite Arbeitsdruck (p_A2) in einem selbstlernenden iterativen Berechnungsverfahren bestimmt wird, das auf einer Folge von durchgeführten Schaltvorgängen beruht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der zweite Arbeitsdruck (p_A2) in Abhängigkeit von einem zweiten Zeitpunkt (t₂) angepasst wird, wobei der zweite Zeitpunkt (t₂) in einem durch die Zeiten (t_2min) und (t_2max) definierten Zeitfenster (74) liegt und den Eintritt der Drehzahl (n₃) in ein Synchronfenster (73) beschreibt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der zweite Arbeitsdruck (p₂₁) für einen nachfolgenden Schaltvorgang von dem zweiten in den ersten Gang erhöht wird, wenn der zweite Zeitpunkt (t₂) oberhalb des zweiten Zeitfensters (74) liegt mit t₂ > t_2max, oder der zweite Arbeitsdruck (p_A2) für den nachfolgenden Schaltvorgang von dem zweiten in den ersten Gang reduziert wird, wenn der zweite Zeitpunkt (t₂) unterhalb des zweiten Zeitfensters (74) liegt mit t₂<t_2min.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei der dritte Arbeitsdruck (p_A3) in Abhängigkeit von der Drehzahl (n₃) angepasst wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei der dritte Arbeitsdruck (p_A3) größer als der zweite Arbeitsdruck (p_A2) ist gemäß $${\text{p}}_{\text{A}3}>{\text{p}}_{\text{A}2},$$

    

    oder wobei der dritte Arbeitsdruck (p_A3) gleich groß wie der zweite Arbeitsdruck (p_A2) ist gemäß $${\text{p}}_{\text{A}3}={\text{p}}_{\text{A}2}.$$

    
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei beim Unterschreiten einer Grenzdrehzahl (n_Grenz) ein zusätzlicher Arbeitsdruck (Δp_Grenz) eingestellt wird, um den der dritte Arbeitsdruck(p_A3) erhöht wird.
13. System (100) zum Rückschalten eines Automatikgetriebes (10), wobei das Automatikgetriebe (10) einen Antriebsbereich (2) mit einer Getriebeeingangswelle (5), einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (3), einen Abtriebsbereich (4) mit einer Getriebeausgangswelle (7), Lamellenbremsen (8), eine Pumpenbremse (12), eine Turbinengetriebebremse (14), ein Hydrauliksystem (20) mit einem Hydraulikmedium (24) und ein Getriebesteuergerät (15) aufweist, wobei ein hydrodynamischen Leistungszweig (19), bei dem eine Antriebsleistung über den hydrodynamischen Drehmomentwandler (3) an die Getriebeausgangswelle (7) übertragen wird, und ein mechanischen Leistungszweig (18), bei dem eine Antriebsleistung rein mechanisch an die Getriebeausgangswelle (7) übertragen wird, vorgesehen sind, und wobei das System (100) ausgebildet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.
14. System (100) nach Anspruch 13, wobei das Automatikgetriebe (10) als Differentialwandler-Automatikgetriebe ausgebildet ist.
15. Computerprogrammprodukt (200), umfassend einen ausführbaren Programmcode (250), der das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausführt.

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