DE102021200435B3 - Method for performing a switching operation - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Durchführen eines Schaltvorgangs zum Wechseln eines Übersetzungsverhältnisses eines Getriebes (3) in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs (1) mit einem Antriebselement (2), wobei sich eine erste Kupplung (K1) des Getriebes (3) zunächst in einem geschlossenen Betätigungszustand befindet und sich eine zweite Kupplung (K2) des Getriebes (3) zunächst in einem geöffneten Betätigungszustand befindet, wobei das Schließen der zweiten Kupplung (K2) eine Schnellfüllphase, eine Füllausgleichsphase, eine Haltedruckphase, eine Modulationsphase und eine Verriegelungsphase umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in Bezug auf die schließende Kupplung (K2) in der Füllausgleichsphase ein Füllausgleichsdruck unterhalb eines Anlegedrucks parametriert ist und eingestellt wird, und das Druckniveau auf den Anlegedruck angehoben wird, wenn ein Trigger für das Schließen der zweiten Kupplung (K2) vorliegt.Method for performing a shifting process for changing a transmission ratio of a transmission (3) in a drive train of a vehicle (1) with a drive element (2), wherein a first clutch (K1) of the transmission (3) is initially in a closed operating state and is a second clutch (K2) of the transmission (3) is initially in an open operating state, with the closing of the second clutch (K2) comprising a rapid filling phase, a filling equalization phase, a holding pressure phase, a modulation phase and a locking phase, characterized in that with regard to the closing clutch (K2) in the filling equalization phase, a filling equalization pressure is parameterized and set below an application pressure, and the pressure level is raised to the application pressure when a trigger for the closing of the second clutch (K2) is present.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen eines Schaltvorgangs von einer ersten Übersetzung zu einer zweiten Übersetzung bzw. eines Übersetzungsbereichs mittels Schaltelementen. Die Schaltelemente können dabei grundsätzlich an jeder beliebigen Position zwischen einem Antriebselement und einem Abtrieb in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs angeordnet sein. Vorrangig befinden sich die Schaltelemente jedoch in oder an einem Getriebe des Fahrzeugs. Das Fahrzeug kann dabei beispielsweise als Nutzfahrzeug oder Arbeitsmaschine, exemplarisch als Bau-, Land- bzw. forstwirtschaftliche Maschine ausgebildet sein. Das Getriebe des Fahrzeugs kann als automatisiertes Getriebe, hydrostatische, hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigtes Stufenlosgetriebe (CVT), als elektro-mechanisch leistungsverzweigtes Stufenlosgetriebe (eCVT), als Doppelkupplungs- oder als Lastschaltgetriebe ausgeführt sein. Jedoch ist das Verfahren auch bei Schaltelementen außerhalb eines Getriebes eines Fahrzeugs anwendbar.The present invention relates to a method for carrying out a shifting process from a first translation to a second translation or a translation range by means of shifting elements. In principle, the shifting elements can be arranged at any desired position between a drive element and an output in a drive train of a vehicle. However, the shifting elements are primarily located in or on a transmission of the vehicle. The vehicle can, for example, be designed as a commercial vehicle or work machine, for example as a construction, agricultural or forestry machine. The vehicle's transmission can be designed as an automated transmission, hydrostatic, hydrostatic-mechanically power-split continuously variable transmission (CVT), as an electro-mechanically power-split continuously variable transmission (eCVT), as a double-clutch transmission or as a power-shift transmission. However, the method can also be used for shifting elements outside of a transmission of a vehicle.
Bei betreffenden Schaltelementen wird zwischen Bremsen und Kupplungen unterschieden. Bei einer Bremse wird durch Betätigen des Schaltelements ein rotierbares Bauteil, beispielsweise eine Welle, gegen ein ortsfestes Bauteil, beispielsweise ein Gehäuse, rotatorisch festgesetzt bzw. ein Drehmoment abgestützt. Hingegen sind durch eine Kupplung zwei rotierbare Bauteile, beispielsweise zwei Wellen, miteinander verbindbar. Mit anderen Worten kann durch eine Kupplung eine drehfeste, kraftschlüssige Verbindung zwischen zwei rotierbaren Bauteilen eines Antriebsstrangs hergestellt oder gelöst werden. Die zuvor genannten Schaltelemente können dabei als formschlüssige oder kraftschlüssige Schaltelemente ausgeführt werden. Kraftschlüssige Schaltelemente bieten den Vorteil, dass diese nicht nur in einem geöffneten und einem geschlossenen Betätigungszustand, sondern auch schlupfend betrieben werden können. Die Betätigung einer reibschlüssigen Kupplung kann dabei durch einen hydraulischen, einen pneumatischen und/oder elektromagnetisch betätigten Aktor erfolgen.A distinction is made between brakes and clutches in the relevant shifting elements. In the case of a brake, by actuating the switching element, a rotatable component, for example a shaft, is rotationally fixed against a stationary component, for example a housing, or a torque is supported. On the other hand, two rotatable components, for example two shafts, can be connected to one another by means of a coupling. In other words, a non-rotatable, non-positive connection between two rotatable components of a drive train can be established or released by a clutch. The aforementioned shifting elements can be designed as positive or non-positive shifting elements. Force-locking switching elements offer the advantage that they can be operated not only in an open and a closed operating state, but also in a slipping manner. A frictional clutch can be actuated by a hydraulic, a pneumatic and/or an electromagnetically actuated actuator.
Aus
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, ein verbessertes Verfahren zum Durchführen eines Schaltvorgangs bereitzustellen, insbesondere ein verbessertes Verfahren zum Durchführen eines Fahrbereichswechsels.The object of the present invention is to be seen as providing an improved method for carrying out a shifting operation, in particular an improved method for carrying out a driving range change.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Dabei weist ein Antriebsstrang eines Fahrzeugs wenigstens ein Getriebe und ein Antriebselement (beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, eine elektrische Maschine oder eine hybride Anordnung mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer elektrischen Maschine) auf. Eine erste Kupplung des Getriebes befindet sich zunächst in einem geschlossenen Betätigungszustand und eine zweite Kupplung befindet sich zunächst in einem geöffneten Betätigungszustand. Mit anderen Worten ist bereits ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes in Form eines Fahrbereichs oder eines (Getriebe-) Gangs eingestellt. Zum Durchführen des Wechsels des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes muss nun die erste Kupplung geöffnet und die zweite Kupplung geschlossen werden. Um Zugkraftverluste oder Zugkraftunterbrechungen zu vermeiden, findet der Wechsel des Übersetzungsverhältnisses als sogenannte Überschneidungsschaltung statt, in einem Synchronpunkt findet somit eine Drehzahlangleichung zwischen dem der ersten Kupplung zugeordneten Übersetzungsverhältnis und dem der zweiten Kupplung zugeordneten Übersetzungsverhältnis statt. Zum Zeitpunkt des Wechsels des Übersetzungsverhältnisses, also der Übergabe von der ersten auf die zweite Kupplung, ist das Übersetzungsverhältnis identisch. Typischerweise erfolgt bei CVT-Getrieben in dem Synchronpunkt eine Leistungs-/ Drehmomentübertragung im Wesentlichen oder ausschließlich über den mechanischen Leistungspfad, also die Zahnräder und nicht über den hydraulischen oder elektrischen Variator zum stufenlosen Variieren der Übersetzung innerhalb eines Fahrbereichs oder eines Getriebegangs.The task is solved with a method according to
Das Betätigen einer reibschlüssigen hydraulisch und/oder pneumatisch betätigten Kupplung lässt sich im Wesentlichen in fünf Phasen einteilen. In einer Schnellfüllphase werden (Zu-) Leitungen und ein Kolbenraum mit einem Betätigungsmedium, insbesondere Öl bei hydraulisch betätigten Schaltelementen, befüllt. Dabei kommen Kupplungshälften bzw. die betreffenden Kupplungs-/Lamellenpakete vollständig zur Anlage aneinander, ohne dass jedoch ein Drehmoment übertragen wird. In einer Füllausgleichsphase werden Schwankungen während der Schnellfüllphase ausgeglichen, die Kupplungspakete bzw. Kupplungshälften sind weiter aneinander angelegt, ohne dass ein Drehmoment übertragen wird. In einer Haltedruckphase wird das Schaltelement in dem Anlegepunkt (Touchpoint - siehe oben) gehalten, bis Auslösekriterien für das Aufbauen bzw. Übertragen des Drehmoments erreicht sind. In einer Modulationsphase wird der Kupplungsdruck erhöht, was ein geregeltes Einbringen bzw. Übertragen eines Drehmoments in bzw. durch das Schaltelement zur Folge hat, wodurch eine Differenzdrehzahl zwischen den Kupplungshälften reduziert wird. Die Modulationsphase ist abgeschlossen, wenn der Kupplungsdruck ein Maximum erreicht, dies beschreibt den Verriegelungsdruck. Spätestens in diesem Zustand kann das maximale Drehmoment durch die Kupplung übertragen werden, üblicherweise ist dies jedoch bereits zum Ende der Modulationsphase (also kurz vor Beginn der Verriegelungsphase) der Fall. In einer fünften Phase ist die Kupplung geschlossen, der Kupplungsdruck verharrt auf dem Maximum. Dementsprechend beschreibt die fünfte Phase eine Verriegelungsphase. Beim Schließen bzw. Betätigen eines Schaltelements werden die fünf Phasen in der zuvor beschriebenen Reihenfolge durchlaufen.The actuation of a frictionally engaged, hydraulically and/or pneumatically actuated clutch can essentially be divided into five phases. In a rapid filling phase, (supply) lines and a piston chamber are filled with an actuating medium, in particular oil in the case of hydraulically actuated shifting elements. In this case, the clutch halves or the relevant clutch/disk packs come into complete contact with one another, but without a torque being transmitted. In a filling equalization phase, fluctuations during the rapid filling phase are equalized, the clutch packs or clutch halves continue to be applied to one another without torque being transmitted. In a holding pressure phase, the switching element is held at the contact point (touch point - see above) until triggering criteria for the build-up or transmission of the torque are reached. In a modulation phase, the clutch pressure is increased, which results in a controlled introduction or transmission of a torque into or through the shifting element, as a result of which a differential speed between the clutch halves is reduced. The modulation phase is complete when the clutch pressure reaches a maximum, this describes the lock-up pressure. In this state at the latest, the maximum torque can be transmitted by the clutch, but this is usually already the case at the end of the modulation phase (ie shortly before the start of the locking phase). In a fifth phase, the clutch is closed and the clutch pressure remains at the maximum. Accordingly, the fifth phase describes a locking phase. When a switching element is closed or actuated, the five phases are run through in the order described above.
Je nach Verwendung des betreffenden Schaltelements werden kalibrierte oder nicht-kalibrierte Schaltelemente eingesetzt. Bei kalibrierten Schaltelementen sind Schnellfüllzeiten und Kennlinien für das Betätigen des Aktors kalibriert, sodass hier über die Schnellfüllphase und die Füllausgleichsphase das Schaltelement an den Anlegepunkt gebracht und dort gehalten wird, ohne dass das Betätigungsmedium entweicht oder das Schaltelement soweit befüllt ist, dass ein Drehmoment aufgebaut bzw. übertragen würde. Im Gegensatz dazu ist es bei nicht-kalibrierten Schaltelementen nur bedingt oder nicht möglich, das Schaltelement über die Schnellfüllphase und die Füllausgleichsphase an den Anlegepunkt gebracht und dort gehalten werden kann. Um einen ungewollten Drehmomentaufbau bzw. eine unbeabsichtigte Drehmomentübertragung zu diesem Zeitpunkt zu vermeiden, wird der Füllausgleichsdruck üblicherweise bewusst niedriger parametriert. Mit anderen Worten wird zugelassen, dass zumindest ein Teil des Betätigungsmediums aus dem Schaltelement entweicht. In der Folge wird mitunter das Drehmoment in der Modulationsphase verzögert übertragen bzw. aufgebaut. Typischerweise sind Wendekupplungen als kalibrierte Schaltelemente ausgeführt. Mit Wendekupplungen erfolgt ein Fahrtrichtungswechsel des Fahrzeugs, beispielsweise von einem vorwärtigen in einen rückwärtigen Fahrbetrieb bzw. umgekehrt. Demgegenüber sind Bereichskupplungen üblicherweise als nicht-kalibrierte Schaltelemente ausgeführt. Mit Bereichskupplungen erfolgt ein Fahrbereichswechsel von einem ersten in einen zweiten Fahrbereich. Dabei kann ein Fahrbereich ein festes Übersetzungsverhältnis abbilden (beispielsweise eine Gangstufe in einem automatisierten Getriebe oder in einem Lastschaltgetriebe), oder einen Übersetzungsbereich mit variierbarer Übersetzung (beispielsweise in einem hydrostatischmechanisch leistungsverzweigten Stufenlosgetriebe). Insbesondere CVT-Getriebe weisen dabei zwei oder mehr Fahrbereiche auf, in welchen eine Übersetzung durch einen Variator stufenlos variiert werden kann. Ein Fahrkomfort und/oder eine Leistungsfähigkeit/Produktivität des Fahrzeugs sind dabei im Wesentlichen von einer Dynamik und einer Güte eines Schaltvorgangs abhängig. Insbesondere beschreibt die Dynamik eines Schaltvorgangs (Gangwechsel, Fahrbereichswechsel, ...) die Zeitdauer von einem Beginn bis zu einem Abschluss des Schaltvorgangs. Je höher die Dynamik, umso schneller bzw. in einem kürzeren Zeitraum erfolgt der Gang- oder Fahrbereichswechsel. Umgekehrt bedeutet eine geringe Dynamik, dass ein längerer Zeitraum verstreicht.Depending on the use of the relevant switching element, calibrated or non-calibrated switching elements are used. In the case of calibrated switching elements, the rapid filling times and characteristic curves for actuating the actuator are calibrated so that the switching element is brought to the contact point and held there via the rapid filling phase and the filling equalization phase, without the actuating medium escaping or the switching element being filled to such an extent that a torque is built up or . In contrast to this, in the case of non-calibrated shifting elements it is only possible to a limited extent or not at all to bring the shifting element to the contact point via the rapid filling phase and the filling equalization phase and to hold it there. In order to avoid an unintentional build-up of torque or an unintentional transmission of torque at this point in time, the filling equalization pressure is usually parameterized deliberately lower. In other words, at least part of the actuating medium is allowed to escape from the switching element. As a result, the torque is sometimes transmitted or built up with a delay in the modulation phase. Typically, reversing clutches are designed as calibrated shifting elements. With reversing clutches, the direction of travel of the vehicle is changed, for example from forward to reverse driving or vice versa. In contrast, range clutches are usually designed as non-calibrated shifting elements. With range clutches, the driving range is changed from a first to a second driving range. A driving range can represent a fixed transmission ratio (e.g. a gear in an automated transmission or in a power shift transmission), or a transmission range with a variable transmission (e.g. in a hydrostatic-mechanical power-split continuously variable transmission). In particular, CVT transmissions have two or more driving ranges in which a translation can be continuously varied by a variator. A driving comfort and/or a performance/productivity of the vehicle are essentially dependent on the dynamics and the quality of a shifting process. In particular, the dynamics of a shifting process (gear change, driving range change, ...) describe the time from the beginning to the end of the shifting process. The higher the dynamics, the faster or in a shorter period of time the gear or driving range change takes place. Conversely, low momentum means that a longer period of time has elapsed.
Ausgehend von der geschlossenen ersten Kupplung und der geöffneten zweiten Kupplung wird für das Schließen der zweiten Kupplung in der Füllausgleichsphase ein Füllausgleichsdruck unterhalb eines Anlegedrucks eingestellt, wobei dieser in einer Steuervorrichtung als Kennwert parametriert sein kann. Das Druckniveau wird anschließend auf den Anlegedruck angehoben, wenn ein Trigger für das Schließen der zweiten Kupplung vorliegt. Als Trigger sind im Allgemeinen Bedingungen für das Durchführen eines Schaltvorgang zu verstehen. Insbesondere sind hierunter eine Schaltanforderung, ein Beschleunigungs- oder Verzögerungswusch des Bedieners, eine gleichbleibende Last, die das Einstellen und Beibehalten der Übersetzung in dem Synchronpunkt erlaubt, zu fassen. Ein Füllausgleichsniveau wird gezielt unterhalb eines (theoretischen, mitunter empirisch bestimmten) Anlegedrucks eingestellt, damit auch im Rahmen möglicher (Fertigungs-) Toleranzen keine Kupplung ungewollt ein Drehmoment während des Füllausgleichs überträgt. In der Folge kann es auftreten, dass sich die zu schließende zweite Kupplung etwas entleert.Based on the closed first clutch and the open second clutch, a filling equalization pressure below an application pressure is set for closing the second clutch in the filling equalization phase, and this can be configured as a parameter in a control device. The pressure level is then raised to the application pressure when there is a trigger for closing the second clutch. In general, conditions for carrying out a switching process are to be understood as triggers. In particular, this includes a shift request, an acceleration or deceleration request by the operator, a constant load that allows the transmission ratio to be set and maintained at the synchronization point. A fill compensation level is targeted below a (theoreti cal (sometimes empirically determined) application pressure is set so that no clutch unintentionally transmits a torque during filling equalization, even within the scope of possible (manufacturing) tolerances. As a result, it can happen that the second clutch to be closed is emptied somewhat.
Im Rahmen des Einstellens des Anlegedrucks wird die betreffende Kupplung somit gezielt nachbefüllt, um in einen angelegten Zustand überführt zu werden.As part of the setting of the application pressure, the relevant clutch is thus specifically refilled in order to be transferred to an applied state.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens nimmt der Gradient für das Anheben des Füllausgleichsdruck auf den Anlegedruck einen Wert gleich 1 oder kleiner an. Auch abweichende Werte sind darstellbar, allgemein sind durch das erfindungsgemäße Verfahren zumindest Druckanstiege mit geringeren Gradienten möglich, als es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Aber auch ein sprunghafter Anstieg des Betätigungsdrucks ist realisierbar. Jedoch bietet ein Anstieg mit geringem Gradienten den Vorteil, dass der Zielwert (hier der Anlegedruck) präziser eingestellt werden kann. Insbesondere wird ein Überschwingen, also ein kurzzeitiges Übersteigen des Zielwertes, vermieden. Dieses Überschwingen kann bei Umsetzung mit einem großen Gradienten leichter auftreten, insbesondere kann sich dies aus einer Trägheit des Regelsystems ergeben.According to a development of the method according to the invention, the gradient for raising the filling equalization pressure to the application pressure assumes a value equal to 1 or less. Deviating values can also be represented; in general, at least pressure increases with lower gradients are possible with the method according to the invention than is known from the prior art. However, a sudden increase in the actuation pressure is also possible. However, an increase with a low gradient offers the advantage that the target value (here the application pressure) can be set more precisely. In particular, an overshoot, ie a short-term exceeding of the target value, is avoided. This overshoot can occur more easily when implemented with a large gradient, in particular this can result from inertia in the control system.
Mit Erreichen bzw. unmittelbar mit Überschreiten des Anlegedrucks überträgt die zu schließende zweite Kupplung ein Drehmoment. Mit zunehmendem Betätigungsdruck steigt auch das übertragbare Drehmoment an. Unter einem ausreichenden Übertragen von Drehmoment ist dabei zu verstehen, dass mit dem eingestellten Betätigungsdruck ein schlupffreier Betrieb der Kupplung möglich ist.When the application pressure is reached or immediately exceeded, the second clutch to be closed transmits a torque. With increasing actuation pressure, the transmissible torque also increases. A sufficient transmission of torque is to be understood here as meaning that slip-free operation of the clutch is possible with the set actuation pressure.
In einer möglichen Weiterbildung des Verfahrens erfolgt in der Modulationsphase eine Anhebung des Druckniveaus bis auf einen Verriegelungsdruck, wobei der Verlauf des Druckanstiegs kurvenförmig ist, beispielsweise einer S-förmigen Kontur folgt. Aber auch ein logarithmischer oder exponentieller Kurvenverlauf ist denkbar. Auch ein linearer Druckanstieg ist umsetzbar. Durch den kurvenförmigen Verlauf kann ebenfalls in vorteilhafter Weise ein Überschwingen des Druckverlaufs vermieden werden. Ein Überschwingen bezeichnet dabei einen (temporären) Druckanstieg über einen Maximaldruck hinaus.In a possible development of the method, the pressure level is increased in the modulation phase to a locking pressure, with the course of the pressure increase being curved, for example following an S-shaped contour. However, a logarithmic or exponential curve progression is also conceivable. A linear increase in pressure can also be implemented. Overshooting of the pressure curve can also be avoided in an advantageous manner due to the curve-shaped curve. An overshoot refers to a (temporary) increase in pressure above a maximum pressure.
Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren auf nicht-kalibrierte Schaltelemente anwendbar.In particular, the method according to the invention can be applied to non-calibrated switching elements.
Erfindungsgemäß wird der Anlegedruck zunächst wieder auf den Füllausgleichsdruck abgesenkt und für ein definiertes Zeitintervall beibehalten wird, wenn der Schaltvorgang nach Einstellen des Anlegedrucks aufgrund des Wegfalls des Triggers abgebrochen oder nicht abgeschlossen werden kann. Dies hat den Vorteil, dass der Schaltvorgang unverzüglich ausgeführt werden kann, sobald der Trigger wieder vorliegt, da der Druck zügig wieder auf das Anlegeniveau angehoben werden kann. Tritt der Trigger innerhalb des definierten Zeitintervalls nicht wieder auf, so wird der Schaltvorgang vollständig abgebrochen, die zweite Kupplung somit wieder in den geöffneten (und vollständig entleerten) Betätigungszustand überführt. Das definierte Zeitintervall kann dabei fest parametriert sein, oder aufgrund weiterer Einflussfaktoren variieren. Insbesondere wird durch das Halten des Druckniveaus während des definierten Zeitintervalls eine Optimierung des Verfahrens dahingehend erzielt, falls der Trigger nur kurzfristig aussetzt bzw. nicht vorhanden ist.According to the invention, the application pressure is first lowered again to the filling equalization pressure and maintained for a defined time interval if the switching process can be aborted or not completed after the application pressure has been set due to the absence of the trigger. This has the advantage that the switching process can be carried out immediately as soon as the trigger is present again, since the pressure can be raised again quickly to the application level. If the trigger does not occur again within the defined time interval, the shifting process is completely aborted, and the second clutch is thus switched back to the open (and completely emptied) actuation state. The defined time interval can be parameterized in a fixed manner, or it can vary due to other influencing factors. In particular, by maintaining the pressure level during the defined time interval, the method is optimized to the effect that the trigger only intervenes for a short time or is not present.
In vorteilhafter Weise findet das Verfahren für das Durchführen eines Fahrbereichswechsels oder einen Wechsel eines Getriebegangs Anwendung. Jedoch kann das Verfahren auch für das Betätigen von Fahrtrichtungskupplungen im Rahmen eines Fahrtrichtungswechsels verwendet werden.The method is advantageously used to carry out a driving range change or a transmission gear change. However, the method can also be used to actuate direction-of-travel clutches as part of a change of direction.
Soweit alle Bedingungen für das Durchführen des Schaltvorgang erfüllt sind, wird spätestens mit Erreichen des Verriegelungsdrucks der zweiten Kupplung in der Verriegelungsphase das Druckniveau der ersten Kupplung auf ein Ausgangsniveau abgesenkt, wodurch sich die erste Kupplung in einem geöffneten Betätigungszustand befindet und sich die zweite Kupplung in einem geschlossenen Betätigungszustand befindet. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass auch ein Öffnen der ersten Kupplung bereits angestoßen werden kann, bevor der Verriegelungsdruck der zweiten Kupplung erreicht ist. Im Wesentlichen muss sichergestellt sein, dass durch die (schließende) zweite Kupplung das volle Drehmoment übertragen wird. Dies ist mitunter bereits vor Erreichen des Verriegelungsdrucks der Fall, insbesondere nach einer sogenannten Überschneidungsphase. Somit können das Öffnen der ersten Kupplung und das Erreichen des Verriegelungsdrucks der zweiten Kupplung zeitlich versetzt erfolgen.If all the conditions for carrying out the shifting process are met, the pressure level of the first clutch is lowered to an initial level at the latest when the locking pressure of the second clutch is reached in the locking phase, as a result of which the first clutch is in an open operating state and the second clutch is in an closed operating state is. In this context, it should be mentioned that an opening of the first clutch can already be initiated before the locking pressure of the second clutch is reached. Essentially, it must be ensured that the full torque is transmitted by the (closing) second clutch. This is sometimes the case even before the locking pressure is reached, in particular after a so-called overlap phase. Thus, the opening of the first clutch and the reaching of the locking pressure of the second clutch can take place at different times.
Das Verfahren ist umgekehrt auch anwendbar, wenn die zweite Kupplung sich in einem geschlossenen Betätigungszustand befindet und die erste Kupplung sich in einem geöffneten Betätigungszustand befindet. Dementsprechend wird dann mit dem Verfahren das Schließen der ersten Kupplung zum Durchführen des Schaltvorgangs umgesetzt.Conversely, the method can also be used when the second clutch is in a closed operating state and the first clutch is in an open operating state. Accordingly, the closing of the first clutch is then implemented with the method in order to carry out the shifting process.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 : eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, in welchem das erfindungsgemäße Verfahren umgesetzt ist; -
2 : in einem Diagramm Strom- und Übersetzungsverläufe während eines Schaltvorgangs nach dem Stand der Technik; -
3 : in einem Diagramm Strom- und Übersetzungsverläufe während eines Schaltvorgangs nach dem erfindungsgemäßen Verfahren; -
4 : in einem Diagramm Strom- und Übersetzungsverläufe während eines Schaltvorgangs nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 1: a schematic representation of a vehicle in which the method according to the invention is implemented; -
2 : in a diagram, current and translation curves during a switching process according to the prior art; -
3 : in a diagram, current and translation curves during a switching process according to the method according to the invention; -
4 : in a diagram, current and translation curves during a switching process according to a development of the method according to the invention.
Das Fahrzeug 1 verfügt über ein Antriebselement 2 und ein Getriebe 3. Das Antriebselement 2 und das Getriebe 3 sind über eine Antriebswelle 4 miteinander wirkverbunden. Mit anderen Worten wird eine Drehbewegung bzw. ein Drehmoment des Antriebselements 2 über die Antriebswelle 4 in das Getriebe 3 eingeleitet. Entsprechend des jeweils eingestellten Übersetzungsverhältnisses werden das Drehmoment bzw. die Drehbewegung des Antriebselements 2 durch das Getriebe 3 über- bzw. untersetzt und mittels der Abtriebswelle 5 auf eine Fahrzeugachse 7, 8 übertragen. Hierdurch werden Räder 6 der Fahrzeugachsen 7, 8 angetrieben. Dabei können eine oder mehrere Fahrzeugachsen 7, 8 angetrieben sein. Weiter verfügt das Fahrzeug 1 über ein Anbaugerät 9, welches vorliegend als Hubrahmen mit einer Schaufel ausgebildet ist.The
Das Fahrzeug 1 verfügt in der hier gezeigten Ausführungsform über eine separate Steuervorrichtung 10, welche signalübertragend mit dem Antriebselement 2 und dem Getriebe 3 verbunden ist. Die signalübertragende Verbindung ist in der vorliegenden Figur mittels Strichpunktlinien dargestellt. Alternativ kann die Steuervorrichtung 10 auch in dem Getriebe 3 oder dem Antriebselement 2, beispielsweise in einem Getriebe- oder Motorsteuergerät, integriert sein. In der Steuervorrichtung 10 wird das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt und entsprechende Signale zum Ansteuern von Antriebselement 2 und Getriebe 3, insbesondere von Schaltelementen in dem Getriebe, erzeugt und versendet. In gleicher Weise können Signale, beispielsweise zu einem Betätigungszustand bzw. bzgl. gerätespezifischer Parameter, von dem Antriebselement 2 und/oder dem Getriebe 3 an die Steuervorrichtung 10 übermittelt und von dieser verarbeitet werden. In dem Getriebe 3 sind wenigstens eine erste und eine zweite Kupplung K1, K2 vorgesehen, wobei diese nicht weiter detailliert dargestellt sind.In the embodiment shown here, the
In
Zu einem Zeitpunkt t1 steigt der Strom IK2 sprunghaft an, bevor er sich anschließend bogenförmig einem Plateau annähert. Dies entspricht dem Vorgang der Schnellbefüllung bzw. der Schnellfüllphase. Nach einem kurzen Beharren auf dem Plateau fällt der Strom IK2 bogenförmig oder hyperbelförmig auf ein weiteres tiefer gelegenes Plateau ab und beharrt auf diesem. Dies entspricht dem Füllausgleichsdruck oder der Füllausgleichsphase. Dem schließt sich die Haltephase an, welche sich bis zum Zeitpunkt t2 erstreckt. Zu diesem Zeitpunkt steigt der Betätigungsstrom IK2 im Rahmen der Modulationsphase mit einem hohen Gradienten an, bis ein Maximalwert erreicht ist, wobei dieser Maximalwert dem Verriegelungsstrom bzw. dem Verriegelungsdruck und somit der Verriegelungsphase entspricht. Kurz nach dem Zeitpunkt t2 und noch deutlich vor Erreichen des Zeitpunkt t3 ist dabei der Maximalwert erreicht. Der Betätigungsstrom IK1 der ersten Kupplung K1 weist von Beginn an den Maximalwert auf. At a point in time t1, the current IK2 rises abruptly before it then approaches a plateau in an arc. This corresponds to the process of quick filling or the quick filling phase. After a brief persistence on the plateau, the current IK2 falls in an arc or hyperbola to another lower plateau and persists on it. This corresponds to the inflation equalization pressure or inflation equalization phase. This is followed by the hold phase, which extends up to time t2. At this point in time, the actuation current IK2 increases with a high gradient as part of the modulation phase until a maximum value is reached, this maximum value corresponding to the locking current or the locking pressure and thus the locking phase. The maximum value is reached shortly after time t2 and still well before time t3 is reached. The actuating current IK1 of the first clutch K1 has the maximum value from the start.
Anders ausgedrückt befindet sich die erste Kupplung K1 in einem verriegelten, also geschlossenen Betätigungszustand. Bis zum Erreichen des Zeitpunkts t4 bleibt dieser Zustand der ersten Kupplung K1 erhalten, wobei mit dem Zeitpunkt t4 der Betätigungsstrom IK1 mit großem Gradienten abfällt und kurz darauf einen Minimalwert annimmt. Dies bedeutet, dass mit dem Zeitpunkt t4 die erste Kupplung K1 geöffnet wird. In einem Zeitintervall kurz nach dem Zeitpunkt t2 und bis zum Zeitpunkt t4 wird das Drehmoment durch die erste und zweite Kupplung K1, K2 übertragen.In other words, the first clutch K1 is in a locked, ie closed, operating state. This state of the first clutch K1 is retained until time t4 is reached, with the actuation current IK1 dropping with a large gradient at time t4 and shortly thereafter assuming a minimum value. This means that the first clutch K1 is opened at time t4. In a time interval just after time t2 and up to time t4 the torque is transmitted through the first and second clutches K1, K2.
In dem mittleren Teildiagramm ist der Verlauf der Übersetzung R des Variators des Getriebes 3 über die Zeit t dargestellt, wobei mittels durchgehender Linie ein Soll-Verlauf der Übersetzung CVR und mittels Strichlinie ein Ist-Verlauf der Übersetzung VR dargestellt wird. Dabei ist ersichtlich, dass der Soll- und der Ist-Verlauf der Übersetzung CVR, VR nahezu deckungsgleich zueinander verlaufen. Bis zum Zeitpunkt t2 liegt der Verlauf der Ist-Übersetzung VR minimal unterhalb des Verlaufs der Soll-Übersetzung CVR, von dem Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t5 sind die Verläufe identisch und ab dem Zeitpunkt t5 liegt der Soll-Verlauf der Übersetzung CVR leicht unterhalb des Verlaufs der Ist-Übersetzung VR. Dabei steigen die Verläufe der Übersetzung VR, CVR ausgehend von einem Anfangswert zunächst bis zum Zeitpunkt t3 linear an, erreichen zwischen den Zeitpunkte t3 bis t5 ihr Maximum und fallen anschließend linear ab. Dabei weist der Anstieg bis zum Zeitpunkt t3 betragsmäßig einen geringeren Gradienten auf als der Abfall ab dem Zeitpunkt t5. Das Intervall zwischen den Zeitpunkte t3 und t5 stellt die Synchronübersetzung bzw. den Synchronpunkt der Übersetzung R dar. Die beschriebenen Übersetzungen CVR, VR können jedoch auch nicht-linear und auch mit abweichenden Gradienten verlaufen.The course of the transmission ratio R of the variator of the
Um den Zeitpunkt des Schaltvorgangs zu bestimmen, wird aus der aktuellen Ist- bzw. aus der Solldynamik (einer Fahranforderung) und dem jeweiligen Abstand der Übersetzung R zum Synchronpunkt berechnet, wie viel Zeit noch bis zum Erreichen des Synchronpunkts für den Schaltvorgang verbleibt. Für die Berechnung kann alternativ auch eine reziproke Getriebeübersetzung herangezogen werden. Diese berechnete Zeitdauer ist in
Nach einer definierten Überlappungsphase der ersten und zweiten Kupplung K1, K2, welche sich von kurz nach dem Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t4 erstreckt, wird die erste Kupplung K1 geöffnet. Der Schaltvorgang wird noch für eine bestimmte Zeit aktiv gehalten, bis die öffnende erste Kupplung K1 sicher kein Moment mehr überträgt. Dies ist dem Intervall zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 zu entnehmen, wobei hier die Übersetzung R im Synchronpunkt gehalten wird. Nach Ablauf dieser Haltezeit ist der Schaltvorgang abgeschlossen und die Übersetzung R kann wieder verändert werden.After a defined overlapping phase of the first and second clutches K1, K2, which extends from shortly after time t2 to time t4, the first clutch K1 is opened. The shifting process is kept active for a certain time until the opening first clutch K1 is definitely not transmitting any more torque. This can be seen from the interval between times t4 and t5, where the transmission ratio R is kept at the synchronous point. After this holding time has elapsed, the shifting process is complete and the ratio R can be changed again.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Antriebselementdrive element
- 33
- Getriebetransmission
- 44
- Antriebswelledrive shaft
- 55
- Abtriebswelleoutput shaft
- 66
- Radwheel
- 7, 87, 8
- Fahrzeugachsevehicle axle
- 99
- Anbaugerätattachment
- 1010
- Steuervorrichtung control device
- CC
- Zählercounter
- I, IK1, IK2I, IK1, IK2
- (Betätigungs-) Strom(actuating) current
- R, CVR, VRR, CVR, VR
- Übersetzung bzw. Übersetzungsverhältnistranslation or translation ratio
- K1, K2K1, K2
- Kupplungcoupling
- t, t1 bis t8t, t1 to t8
- Zeittime
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021200435.0A DE102021200435B3 (en) | 2021-01-19 | 2021-01-19 | Method for performing a switching operation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021200435.0A DE102021200435B3 (en) | 2021-01-19 | 2021-01-19 | Method for performing a switching operation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021200435B3 true DE102021200435B3 (en) | 2022-02-03 |
Family
ID=79300801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021200435.0A Active DE102021200435B3 (en) | 2021-01-19 | 2021-01-19 | Method for performing a switching operation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021200435B3 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004038520A1 (en) | 2004-08-07 | 2006-02-23 | Zf Friedrichshafen Ag | Automatic gear shift-in controlling and regulating method, involves disconnecting and connecting switching unit from and in force flow for representation of target speed transformation, respectively |
DE102012218974A1 (en) | 2011-12-09 | 2013-06-13 | Robert Bosch Gmbh | Method of switching between transmission ranges of power distribution transmission, involves closing and opening clutch arrangements and vice versa in different speed ranges, where operating time period of arrangements is predefined |
-
2021
- 2021-01-19 DE DE102021200435.0A patent/DE102021200435B3/en active Active
Patent Citations (2)
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DE102012218974A1 (en) | 2011-12-09 | 2013-06-13 | Robert Bosch Gmbh | Method of switching between transmission ranges of power distribution transmission, involves closing and opening clutch arrangements and vice versa in different speed ranges, where operating time period of arrangements is predefined |
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
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