DE102021208551B4

DE102021208551B4 - Method and control device for regulating a switching process in an automated transmission

Info

Publication number: DE102021208551B4
Application number: DE102021208551.2A
Authority: DE
Inventors: Alain Tierry Chamaken Kamde
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-08-06
Filing date: 2021-08-06
Publication date: 2023-12-28
Anticipated expiration: 2041-08-07
Also published as: DE102021208551A1

Abstract

Verfahren zur Regelung eines Schaltvorgangs in einem automatisierten Getriebe mit einem Schaltsystem, wobei das Schaltsystem Druckmittelzylinder (10, 11, 12) und Ventile (23) zur Versorgung der Druckmittelzylinder (10, 11, 12) mit Druckmittel aufweist, wobei bei einer Ausführung eines Schaltvorgangs im Getriebe die Ventile (23) mit einer Stellgröße angesteuert werden, um einen Kolben (13, 14, 15) eines jeweiligen an der Ausführung des Schaltvorgangs beteiligten Druckmittelzylinders (10, 11, 12) von einer Ist-Position in eine Ziel-Position zu verlagern, mit folgenden Schritten:Ermitteln der Ziel-Position für den Kolben (13, 14, 15) des jeweiligen Druckmittelzylinders (10, 11, 12) sowie einer bei Überführung desselben in die Ziel-Position einzuhaltenden maximalen Schaltgeschwindigkeit und einer einzuhaltenden maximalen Schaltkraft,Regeln der Ist-Position des Kolbens (13, 14, 15) des jeweiligen Druckmittelzylinders (10, 11, 12) auf die Ziel-Position mit einem Positionsregler (30), wobei der Positionsregler (30) abhängig von einer Abweichung zwischen der Ist-Position und der Ziel-Position eine durch die maximale Schaltgeschwindigkeit begrenzte Soll-Schaltgeschwindigkeit für den jeweiligen Druckmittelzylinder (10, 11, 12) ausgibt,Regeln einer Ist-Schaltgeschwindigkeit auf die Soll-Schaltgeschwindigkeit mit einem Geschwindigkeitsregler (31), wobei der Geschwindigkeitsregler (31) abhängig von einer Abweichung zwischen der Ist-Schaltgeschwindigkeit und der Soll-Schaltgeschwindigkeit eine durch die maximalen Schaltkraft begrenzte Soll-Schaltkraft für den jeweiligen Druckmittelzylinder (10, 11, 12) ausgibt,Regeln einer Ist-Schaltkraft auf die Soll-Schaltkraft mit einem Kraftregler (32), wobei der Kraftregler (32) abhängig von einer Abweichung zwischen der Ist-Schaltkraft und der Soll-Schaltkraft einen Soll-Massenstrom für den jeweiligen Druckmittelzylinder (10, 11, 12) ausgibt,Bestimmen einer Ansteuerfrequenz als Stellgröße für ein jeweiliges Ventil (23) des jeweiligen Druckmittelzylinders (10, 11, 12) abhängig von dem Soll-Massenstrom, wodurch letztendlich der Kolben (13, 14, 15) des jeweiligen Druckmittelzylinder (10, 11, 12) unter Berücksichtigung der maximalen Schaltgeschwindigkeit und der maximalen Schaltkraft in die Ziel-Position überführt wird.Method for controlling a switching process in an automated transmission with a switching system, the switching system having pressure medium cylinders (10, 11, 12) and valves (23) for supplying the pressure medium cylinders (10, 11, 12) with pressure medium, wherein a switching process is carried out in the transmission, the valves (23) are controlled with a manipulated variable in order to move a piston (13, 14, 15) of a respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) involved in carrying out the switching process from an actual position to a target position relocate, with the following steps: determining the target position for the piston (13, 14, 15) of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) as well as a maximum switching speed to be maintained when moving it into the target position and a maximum switching force to be maintained, Regulating the actual position of the piston (13, 14, 15) of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) to the target position with a position controller (30), the position controller (30) depending on a deviation between the actual position and the target position outputs a target switching speed limited by the maximum switching speed for the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12), regulating an actual switching speed to the target switching speed with a speed controller (31), the speed controller (31 ) depending on a deviation between the actual switching speed and the target switching speed, outputs a target switching force limited by the maximum switching force for the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12), regulating an actual switching force to the target switching force with a force regulator (32), wherein the force controller (32) outputs a target mass flow for the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) depending on a deviation between the actual switching force and the target switching force, determining a control frequency as a manipulated variable for a respective valve (23) of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) depending on the target mass flow, whereby ultimately the piston (13, 14, 15) of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) takes into account the maximum switching speed and the maximum switching force is transferred to the target position.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Schaltvorgangs in einem automatisierten Getriebe mit einem Schaltsystem, wobei das Schaltsystem Druckmittelzylinder und Ventile zur Versorgung der Druckmittelzylinder mit Druckmittel aufweist, wobei bei einer Ausführung eines Schaltvorgangs im Getriebe die Ventile mit einer Stellgröße angesteuert werden, um einen Kolben eines jeweiligen an der Ausführung des Schaltvorgangs beteiligten Druckmittelzylinders von einer Ist-Position in eine Ziel-Position zu verlagern. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Regelung eines Schaltvorgangs in einem automatisierten Getriebe.The invention relates to a method for controlling a switching process in an automated transmission with a switching system, the switching system having pressure medium cylinders and valves for supplying the pressure medium cylinders with pressure medium, wherein when a switching process is carried out in the transmission, the valves are controlled with a manipulated variable in order to produce a piston to shift a respective pressure medium cylinder involved in the execution of the switching process from an actual position to a target position. The invention further relates to a control device for regulating a switching process in an automated transmission.

Aus der DE 10 2011 088 832 A1 ist der grundsätzliche Aufbau eines Schaltsystems eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs bekannt. Das aus diesem Stand der Technik bekannte, automatische oder automatisierte Schaltsystem verfügt über Druckmittelzylinder, die als druckmittelbetätigte Schaltzylinder bezeichnet sind. Mit jedem Druckmittelzylinder wirkt mindestens jeweils ein Ventil zusammen, wobei diese Ventile als Schaltventile bezeichnet sind. Abhängig von der Schaltstellung der Schaltventile werden Druckkammern der Druckmittelzylinder mit Druckmittel versorgt. Die Kammern der Druckmittelzylinder werden dabei ausgehend von einem Getriebevorratsbehälter aus, der auch als Druckstellerraum bezeichnet wird, mit Druckmittel versorgt, wobei der Druck in dem Druckstellerraum geregelt wird. Der Druckstellerraum kann ausgehend von einem Luftvorratsbehälter mit Druckmittel versorgt werden, wobei zwischen den Luftvorratsbehälter und den Druckstellerraum sogenannte Hauptschaltventile geschaltet sind, die zur Steuerung des Drucks im Druckstellerraum abhängig vom Druck im Druckstellerraum angesteuert werden.From the DE 10 2011 088 832 A1 The basic structure of a switching system of a transmission of a motor vehicle is known. The automatic or automated switching system known from this prior art has pressure medium cylinders, which are referred to as pressure medium-operated switching cylinders. At least one valve interacts with each pressure medium cylinder, these valves being referred to as switching valves. Depending on the switching position of the switching valves, the pressure chambers of the pressure medium cylinders are supplied with pressure medium. The chambers of the pressure medium cylinders are supplied with pressure medium starting from a transmission reservoir, which is also referred to as the pressure actuator chamber, with the pressure in the pressure actuator chamber being regulated. The pressure actuator room can be supplied with pressure medium starting from an air storage container, with so-called main switching valves being connected between the air storage container and the pressure actuator room, which are activated to control the pressure in the pressure actuator room depending on the pressure in the pressure actuator room.

Um in einem Getriebe mit einem solchen Schaltsystem einen Schaltvorgang von einem Ist-Gang des Getriebes in einen Ziel-Gang des Getriebes auszuführen, werden die Ventile der an der Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinder angesteuert, um einen Kolben des jeweiligen an der Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders von einer Ist-Position in eine Ziel-Position zu verlagern.In order to carry out a switching process from an actual gear of the transmission to a target gear of the transmission in a transmission with such a switching system, the valves of the pressure medium cylinders involved in executing the shift are controlled in order to move a piston of the respective pressure medium cylinder involved in executing the shift from an actual -Move position to a target position.

Die Ansteuerung der Ventile der Druckmittelzylinder bei einer Schaltungsausführung erfolgt bei aus der Praxis bekannten Schaltsystemen typischerweise über eine reine Zeitsteuerung. Eine derartige Zeitsteuerung ist zwar einfach umsetzbar, verfügt jedoch über den Nachteil, dass sich unter Umständen an einem zu schließenden Schaltelement, wie zum Beispiel an einer Klaue, welches über einen Druckmittelzylinder betätigt, hohe Schaltkräfte oder Schaltmomente ausbilden, wodurch dann das Schaltelement einer Beschädigungsgefahr unterliegt.In switching systems known from practice, the control of the valves of the pressure medium cylinders in a circuit design typically takes place via pure time control. Although such a time control is easy to implement, it has the disadvantage that, under certain circumstances, high switching forces or switching torques can develop on a switching element to be closed, such as a claw that is actuated via a pressure medium cylinder, which then puts the switching element at risk of damage .

Aus der DE 10 2018 220 161 A1 ist ein Verfahren zur Regelung eines Schaltvorgangs in einem automatisierten Getriebe bekannt, bei welchem zur Überführung des an der Ausführung einer Schaltung beteiligten Druckmittelzylinders, nämlich des Kolben desselben, von einer Ist-Position in eine Ziel-Position für den jeweiligen Druckmittelzylinder eine Soll-Geschwindigkeit für den Kolben des jeweiligen Druckmittelzylinders ermittelt wird und mit einer Ist-Geschwindigkeit verglichen wird. Abhängig von der Differenz zwischen der Soll-Geschwindigkeit und der Ist-Geschwindigkeit des Kolbens des jeweiligen Druckmittelzylinders wird eine Ansteuerfrequenz für das jeweilige Ventil des jeweiligen Druckmittelzylinders ermittelt, um abhängig von dieser Ansteuerfrequenz das jeweilige Ventil anzusteuern.From the DE 10 2018 220 161 A1 a method for controlling a switching process in an automated transmission is known, in which a target speed for the respective pressure medium cylinder is used to transfer the pressure medium cylinder involved in the execution of a shift, namely the piston thereof, from an actual position to a target position the piston of the respective pressure medium cylinder is determined and compared with an actual speed. Depending on the difference between the target speed and the actual speed of the piston of the respective pressure medium cylinder, a control frequency for the respective valve of the respective pressure medium cylinder is determined in order to control the respective valve depending on this control frequency.

Aus der DE 10 2019 215 436 ist ein weiteres Verfahren bekannt, um einen Schaltvorgang in einem automatisierten Getriebe zu steuern.From the DE 10 2019 215 436 Another method is known for controlling a switching process in an automated transmission.

WO 01/ 73 321 A1 offenbart ein Verfahren zur Regelung eines Schaltvorgangs in einem automatisierten Getriebe mit einem Schaltsystem, wobei das Schaltsystem Druckmittelzylinder und Ventile zur Versorgung der Druckmittelzylinder mit Druckmittel aufweist, wobei bei einer Ausführung eines Schaltvorgangs im Getriebe die Ventile (23) mit einer Stellgröße angesteuert werden, um einen Kolben eines jeweiligen an der Ausführung des Schaltvorgangs beteiligten Druckmittelzylinders von einer Ist-Position in eine Ziel-Position zu verlagern, mit folgenden Schritten: Ermitteln der Ziel-Position für den Kolben des jeweiligen Druckmittelzylinders sowie einer bei Überführung desselben in die Ziel-Position einzuhaltenden maximalen Schaltkraft. Regeln der Ist-Position des Kolbens des jeweiligen Druckmittelzylinders auf die Ziel-Position mit einem Positionsregler und Regeln einer Ist-Schaltgeschwindigkeit auf die Soll-Schaltgeschwindigkeit mit einem Geschwindigkeitsregler. WO 01/73 321 A1 discloses a method for controlling a switching process in an automated transmission with a switching system, the switching system having pressure medium cylinders and valves for supplying the pressure medium cylinders with pressure medium, the valves (23) being controlled with a manipulated variable when a switching process is carried out in the transmission To shift the piston of a respective pressure medium cylinder involved in the execution of the switching process from an actual position to a target position, with the following steps: determining the target position for the piston of the respective pressure medium cylinder and a maximum to be maintained when transferring it to the target position switching force. Controlling the actual position of the piston of the respective pressure medium cylinder to the target position with a position controller and regulating an actual switching speed to the target switching speed with a speed controller.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein neuartiges Verfahren und Steuergerät zur Regelung eines Schaltvorgangs in einem automatisierten Getriebe zu schaffen.The invention is based on the object of creating a novel method and control device for regulating a switching process in an automated transmission.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

Ermitteln der Ziel-Position für den Kolben des jeweiligen Druckmittelzylinders sowie einer bei Überführung des Kolbens des jeweiligen Druckmittelzylinders in die Ziel-Position einzuhaltenden maximalen Schaltgeschwindigkeit und einer einzuhaltenden maximalen Schaltkraft.
Regeln der Ist-Position des Kolbens des jeweiligen Druckmittelzylinders auf die Ziel-Position mit einem Positionsregler, wobei der Positionsregler abhängig von einer Abweichung zwischen der Ist-Position und der Ziel-Position des Kolbens des jeweiligen Druckmittelzylinders eine durch die maximale Schaltgeschwindigkeit begrenzte Soll-Schaltgeschwindigkeit für den jeweiligen Druckmittelzylinder ausgibt.
Regeln einer Ist-Schaltgeschwindigkeit auf die Soll-Schaltgeschwindigkeit mit einem Geschwindigkeitsregler, wobei der Geschwindigkeitsregler abhängig von einer Abweichung zwischen der Ist-Schaltgeschwindigkeit und der Soll-Schaltgeschwindigkeit eine durch die maximalen Schaltkraft begrenzte Soll-Schaltkraft für den jeweiligen Druckmittelzylinder ausgibt.
Regeln einer Ist-Schaltkraft auf die Soll-Schaltkraft mit einem Kraftregler, wobei der Kraftregler abhängig von einer Abweichung zwischen der Ist-Schaltkraft und der Soll-Schaltkraft einen Soll-Massenstrom für den jeweiligen an der Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinder ausgibt.

This task is solved by a method according to claim 1. The procedure includes the following steps:

Determining the target position for the piston of the respective pressure medium cylinder as well as a maximum switching speed to be maintained when transferring the piston of the respective pressure medium cylinder to the target position and a maximum switching force to be maintained.
Controlling the actual position of the piston of the respective pressure medium cylinder to the target position with a position controller, the position controller depending on a deviation between the actual position and the target position of the piston of the respective pressure medium cylinder setting a target switching speed limited by the maximum switching speed for the respective pressure medium cylinder.
Controlling an actual switching speed to the target switching speed with a speed controller, the speed controller outputting a target switching force limited by the maximum switching force for the respective pressure medium cylinder depending on a deviation between the actual switching speed and the target switching speed.
Controlling an actual switching force to the target switching force with a force regulator, the force regulator outputting a target mass flow for the respective pressure medium cylinder involved in the circuit execution depending on a deviation between the actual switching force and the target switching force.

Bestimmen einer Ansteuerfrequenz als Stellgröße für ein jeweiliges Ventil des jeweiligen Druckmittelzylinders abhängig von dem Soll-Massenstrom, wodurch letztendlich der Kolben des jeweiligen Druckmittelzylinders unter Berücksichtigung der maximalen Schaltgeschwindigkeit und der maximalen Schaltkraft in die Ziel-Position überführt wird.Determining a control frequency as a control variable for a respective valve of the respective pressure medium cylinder depending on the target mass flow, whereby the piston of the respective pressure medium cylinder is ultimately transferred to the target position, taking into account the maximum switching speed and the maximum switching force.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann besonders effektiv ein Druckmittelzylinder, nämlich ein Kolben desselben, zur Ausführung eines Schaltvorgangs von einer Ist-Position in eine Ziel-Position überführt werden, und zwar derart, dass eine maximale Schaltkraft und eine maximale Schaltgeschwindigkeit, also eine maximale auf den Kolben des jeweiligen Druckmittelzylinders wirkende Kraft und eine maximale Auftreffgeschwindigkeit dieses Kolbens auf zum Beispiel einen Endanschlag oder Synchronisierungseinrichtungen, nicht überschritten wird. Hierdurch kann eine Schaltungsausführung bei minimaler Verschleißgefahr erfolgen, wodurch die Lebensdauer eines Getriebes erhöht werden kann.With the method according to the invention, a pressure medium cylinder, namely a piston thereof, can be transferred particularly effectively from an actual position to a target position in order to carry out a switching process, in such a way that a maximum switching force and a maximum switching speed, i.e. a maximum on the The force acting on the piston of the respective pressure medium cylinder and a maximum impact speed of this piston, for example on an end stop or synchronization devices, are not exceeded. This allows a circuit to be carried out with minimal risk of wear, which can increase the service life of a transmission.

Vorzugsweise wird zum Bestimmen der Ansteuerfrequenz für das jeweilige Ventil abhängig von dem Soll-Massenstrom, abhängig von einer Ausflussfunktion des jeweiligen Ventils und abhängig von einem Ist-Druck in einem Druckstellerraum, von welchen aus der jeweilige Druckmittelzylinder über das jeweilige Ventil mit Druckmittel versorgt wird, ein spezifischer Leitwert ermittelt, wobei aus dem spezifischen Leitwert mit Hilfe einer Kennlinie die Ansteuerfrequenz ermittelt wird. Hiermit lässt sich die Ansteuerfrequenz für das jeweilige Ventil des jeweiligen Druckmittelzylinders besonders vorteilhaft ermitteln.Preferably, to determine the control frequency for the respective valve, depending on the target mass flow, depending on an outflow function of the respective valve and depending on an actual pressure in a pressure actuator chamber, from which the respective pressure medium cylinder is supplied with pressure medium via the respective valve, a specific conductance is determined, with the control frequency being determined from the specific conductance using a characteristic curve. This allows the control frequency for the respective valve of the respective pressure medium cylinder to be determined particularly advantageously.

Vorzugsweise werden die Ziel-Position für den Kolben des jeweiligen Druckmittelzylinders, die maximale Schaltgeschwindigkeit und die maximale Schaltkraft abhängig von einem Fahrerwunsch, abhängig von einer Schaltdynamik des Getriebes und abhängig von Schaltphase des jeweiligen Druckmittelzylinders bestimmt. Hiermit können die Ziel-Position für den Kolben des jeweiligen Druckmittelzylinders sowie die maximale Schaltgeschwindigkeit und die maximale Schaltkraft vorteilhaft ermittelt werden. Die Schaltdynamik des Getriebes wird typischerweise von einem Getriebesteuergerät automatisch vorgegeben. Die Schaltphase des jeweiligen Druckmittelzylinders ist zum Beispiel davon abhängig, ob der jeweilige Druckmittelzylinder, nämlich der Kolben desselben, zum Beispiel ausgehend von einem Endanschlag in eine Neutral-Position oder ausgehend von einer Neutral-Position in Richtung auf einen Endanschlag oder ausgehend von einem Endanschlag oder der Neutral-Position in Richtung auf eine Synchronisierungseinrichtung bewegt wird. Dies hat Einfluss auf die maximal zulässige Schaltkraft und maximal zulässige Schaltgeschwindigkeit.Preferably, the target position for the piston of the respective pressure medium cylinder, the maximum switching speed and the maximum switching force are determined depending on a driver's request, depending on a switching dynamic of the transmission and depending on the switching phase of the respective pressure medium cylinder. This allows the target position for the piston of the respective pressure medium cylinder as well as the maximum switching speed and the maximum switching force to be advantageously determined. The gearshift dynamics of the transmission are typically automatically specified by a transmission control unit. The switching phase of the respective pressure medium cylinder depends, for example, on whether the respective pressure medium cylinder, namely the piston thereof, for example starting from an end stop into a neutral position or starting from a neutral position towards an end stop or starting from an end stop or the neutral position is moved towards a synchronization device. This influences the maximum permissible switching force and maximum permissible switching speed.

Vorzugsweise wird die Ist-Position des Kolbens des jeweiligen Druckmittelzylinders über einen Positionssensor des jeweiligen Druckmittelzylinders gemessen. Vorzugsweise wird die Ist-Schaltgeschwindigkeit des jeweiligen Druckmittelzylinders abhängig von der gemessenen Ist-Position ermittelt. Vorzugsweise wird die Ist-Schaltkraft des jeweiligen Druckmittelzylinders abhängig von der gemessenen Ist-Position und abhängig von einem Ist-Druck in einem Druckstellerraum, von welchen aus der jeweilige Druckmittelzylinder mit Druckmittel versorgt wird, ermittelt. Hiermit lassen sich die Ist-Position, die Ist-Schaltgeschwindigkeit und die Ist-Schaltkraft vorteilhaft ermitteln.Preferably, the actual position of the piston of the respective pressure medium cylinder is measured via a position sensor of the respective pressure medium cylinder. The actual switching speed of the respective pressure medium cylinder is preferably determined depending on the measured actual position. Preferably, the actual switching force of the respective pressure medium cylinder is determined depending on the measured actual position and depending on an actual pressure in a pressure actuator space from which the respective pressure medium cylinder is supplied with pressure medium. This allows the actual position, the actual switching speed and the actual switching force to be advantageously determined.

Das erfindungsgemäße Steuergerät ist in Anspruch 10 definiert.The control device according to the invention is defined in claim 10.

Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein Schema eines Getriebes und eines Schaltsystems des Getriebes zur Verdeutlichung der Erfindung;
2 ein Blockschaltbild einer Regelstruktur zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung;
3 ein weiteres Blockschaltbild der Regelstruktur zur weiteren Verdeutlichung der Er-findung.

Preferred further developments result from the subclaims and the following description. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail using the drawing, without being limited to this. This shows:

1 a diagram of a transmission and a switching system of the transmission to illustrate the invention;
2 a block diagram of a control structure to further illustrate the invention;
3 another block diagram of the control structure to further clarify the invention.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät zur Regelung eines Schaltvorgangs in einem automatisierten Getriebe.The invention relates to a method and a control device for regulating a switching process in an automated transmission.

1 zeigt stark schematisiert ein Blockschaltbild eines pneumatischen Schaltsystems eines als Gruppengetriebe ausgebildeten, automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeugs. 1 shows a highly schematic block diagram of a pneumatic switching system of an automated transmission of a motor vehicle designed as a group transmission.

So zeigt 1 Druckmittelzylinder 10, 11 und 12, nämlich einen Druckmittelzylinder 11 für eine sogenannte Hauptgruppe des Gruppengetriebes, einen Druckmittelzylinder 10 für eine sogenannte Vorschaltgruppe des Gruppengetriebes und einen Druckmittelzylinder 12 für eine sogenannte Nachschaltgruppe des Gruppengetriebes. Die Vorschaltgruppe wird auch als Splitter und die Nachschaltgruppe auch als Bereichsgruppe bezeichnet.So shows 1 Pressure medium cylinders 10, 11 and 12, namely a pressure medium cylinder 11 for a so-called main group of the group transmission, a pressure medium cylinder 10 for a so-called upstream group of the group transmission and a pressure medium cylinder 12 for a so-called downstream group of the group transmission. The upstream group is also called a splitter and the downstream group is also called an area group.

Ein jeder Druckmittelzylinder 10, 11, 12 verfügt über einen Kolben 13, 14 bzw. 15, der im jeweiligen Druckmittelzylinder 10, 11, 12 verschiebbar ist, um Schaltungen in der jeweiligen Gruppe des Gruppengetriebes auszuführen. Der Kolben 13, 14, 15 unterteilt einen Zylinderraum des Druckmittelzylinders 10, 11, 12 in zwei Kammern.Each pressure medium cylinder 10, 11, 12 has a piston 13, 14 or 15, which is displaceable in the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 in order to carry out shifts in the respective group of the group transmission. The piston 13, 14, 15 divides a cylinder space of the pressure medium cylinder 10, 11, 12 into two chambers.

Der jeweilige Druckmittelzylinder 10, 11, 12 kann ausgehend von einem Druckstellerraum 16 des Schaltsystems des Getriebes mit Druckluft versorgt werden, wobei hierzu vom Druckstellerraum 16 Druckluftleitungen 17, 18 bzw. 19, 20 bzw. 21, 22 in Richtung auf den jeweiligen Druckmittelzylinder 10, 11, 12 führen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel führen zu jedem Druckmittelzylinder 10, 11, 12 jeweils zwei Druckluftleitungen 17, 18 bzw. 19, 20 bzw. 21, 22, um Druckkammern des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 mit Druckluft zu versorgen. In jede der Druckluftleitungen 17 bis 22 ist dabei jeweils ein Ventil 23 integriert.The respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 can be supplied with compressed air starting from a pressure actuator chamber 16 of the switching system of the transmission, for this purpose compressed air lines 17, 18 or 19, 20 or 21, 22 from the pressure actuator chamber 16 in the direction of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 lead. In the exemplary embodiment shown, two compressed air lines 17, 18 or 19, 20 or 21, 22 lead to each pressure medium cylinder 10, 11, 12 in order to supply pressure chambers of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 with compressed air. A valve 23 is integrated into each of the compressed air lines 17 to 22.

Der Druckstellerraum 16 kann ausgehend von einem Vorratsbehälter 24, der auch als Druckkessel bezeichnet wird, mit Druckluft versorgt werden. Vom Vorratsbehälter 24 führen Druckluftleitungen 25, 26 in Richtung auf den Druckstellerraum 16, um abhängig von der Stellung von Ventilen 27, die in diese Druckluftleitungen 25, 26 integriert sind, Druckluft ausgehend von Vorratsbehälter 24 in den Druckstellerraum 16 zu fördern. Im Druckstellerraum 16 ist ein Drucksensor 28 verbaut, mithilfe dessen der Druck im Druckstellerraum 16 messtechnisch erfasst werden kann. Ein mithilfe des Drucksensors 28 messtechnisch erfasster Ist-Druck im Druckstellerraum 16 kann mit einem gewünschten Soll-Druck verglichen werden, um abhängig von einer Abweichung zwischen dem Ist-Druck und dem Soll-Druck die Ventile 27 zur Regelung des Drucks im Druckstellerraum 16 anzusteuern.The pressure actuator chamber 16 can be supplied with compressed air starting from a storage container 24, which is also referred to as a pressure vessel. Compressed air lines 25, 26 lead from the storage container 24 in the direction of the pressure actuator room 16 in order to convey compressed air from the storage container 24 into the pressure actuator room 16, depending on the position of valves 27, which are integrated into these compressed air lines 25, 26. A pressure sensor 28 is installed in the pressure actuator room 16, with the help of which the pressure in the pressure actuator room 16 can be measured. An actual pressure in the pressure actuator chamber 16 measured using the pressure sensor 28 can be compared with a desired target pressure in order to control the valves 27 for regulating the pressure in the pressure actuator chamber 16 depending on a deviation between the actual pressure and the target pressure.

Mit jedem Druckmittelzylinder 10, 11, 12 wirkt ein Positionssensor 29 zusammen. Mithilfe des jeweiligen Positionssensors 29 kann eine jeweilige Ist-Position des Kolbens des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 messtechnisch erfasst werden.A position sensor 29 interacts with each pressure medium cylinder 10, 11, 12. With the help of the respective position sensor 29, a respective actual position of the piston of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 can be measured.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun solche Details, mithilfe derer bei Ausführung eines Schaltvorgangs im Getriebe der jeweilige beteiligte Druckmittelzylinder 10, 11, 12, also der Kolben 13, 14 bzw. 15 desselben, von einer Ist-Position in eine Ziel-Position verlagert werden kann, und zwar effektiv unter Schonung des Getriebes und Erhöhung der Lebensdauer des Getriebes unter Berücksichtigung einer maximal zulässigen Schaltgeschwindigkeit und einer maximal zulässigen Schaltkraft des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12.The present invention now relates to details with the help of which the respective pressure medium cylinders 10, 11, 12 involved, i.e. the pistons 13, 14 and 15 of the same, are displaced from an actual position to a target position when a switching process is carried out in the transmission can, effectively while protecting the transmission and increasing the service life of the transmission, taking into account a maximum permissible switching speed and a maximum permissible switching force of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung eines Schaltvorgangs in einem automatisierten Getriebe, also zur Überführung eines Kolbens 13, 14, 15 eines an der Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12 von einer Ist-Position in eine Ziel-Position umfasst zumindest die folgenden Schritte:

Ermitteln der Ziel-Position für den Kolben 13, 14, 15 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 sowie Ermitteln einer bei Überführung des Kolbens 13, 14, 15 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 in die Ziel-Position einzuhaltenden maximalen Schaltgeschwindigkeit und einer hierbei einzuhaltenden maximalen Schaltkraft.
Regeln der Ist-Position auf eine Ziel-Position des Kolbens 13, 14, 15 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 mit einem Positionsregler 30, wobei der Positionsregler 30 abhängig von einer Abweichung zwischen der Ist-Position und der Ziel-Position des Kolbens 13, 14, 15 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 eine durch die maximale Schaltgeschwindigkeit begrenzte Soll-Schaltgeschwindigkeit für den jeweiligen Druckmittelzylinder 10, 11, 12 oder den Kolben 13, 14, 15 desselben ausgibt. Regeln einer Ist-Schaltgeschwindigkeit auf die Soll-Schaltgeschwindigkeit mit einem Geschwindigkeitsregler 31, wobei der Geschwindigkeitsregler 31 abhängig von einer Abweichung zwischen der Ist-Schaltgeschwindigkeit und der Soll-Schaltgeschwindigkeit des Kolbens 13, 14, 15 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 eine durch die maximale Schaltkraft begrenzte Soll-Schaltkraft für den jeweiligen Druckmittelzylinder 10, 11, 12 oder den Kolben 13, 14, 15 desselben ausgibt.
Regeln einer Ist-Schaltkraft auf die Soll-Schaltkraft mit einem Kraftregler 32, wobei der Kraftregler abhängig von einer Abweichung zwischen der Ist-Schaltkraft und der Soll-Schaltkraft des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 einen Soll-Massenstrom an Druckmittel für den jeweiligen Druckmittelzylinder 10, 11, 12 ausgibt. Bei diesem Soll-Massenstrom handelt es sich um einen Soll-Massenstrom des Druckmittels, der in den jeweiligen Druckmittelzylinder 10, 11, 12 über ein jeweiliges Schaltventil bzw. Ventil 23 einzuführen ist.
Bestimmen einer Ansteuerfrequenz als Stellgröße für ein jeweiliges Ventil 23 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 abhängig von dem Soll-Massenstrom, wodurch letztendlich der Kolben 13, 14, 15 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 unter Berücksichtigung der maximalen Schaltgeschwindigkeit und der maximalen Schaltkraft in seine Ziel-Position überführt wird.

The method according to the invention for controlling a shifting process in an automated transmission, i.e. for transferring a

piston

13, 14, 15 of a

pressure medium cylinder

10, 11, 12 involved in executing the shift from an actual position to a target position, comprises at least the following steps:

Determining the target position for the piston 13, 14, 15 of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 and determining a maximum switching speed to be maintained when transferring the piston 13, 14, 15 of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 into the target position and a maximum switching force to be maintained.
Regulating the actual position to a target position of the piston 13, 14, 15 of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 with a position controller 30, the position controller 30 depending on a deviation between the actual position and the target position of the piston 13, 14, 15 of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 outputs a target switching speed limited by the maximum switching speed for the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 or the piston 13, 14, 15 of the same. Controlling an actual switching speed to the target switching speed with a speed controller 31, the speed controller 31 depending on a deviation between the actual switching speed and the target switching speed of the piston 13, 14, 15 of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 The maximum switching force outputs a limited target switching force for the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 or the piston 13, 14, 15 of the same.
Controlling an actual switching force to the target switching force with a force regulator 32, the force regulator determining a target mass flow of pressure medium for the respective pressure medium cylinder depending on a deviation between the actual switching force and the target switching force of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 Outputs 10, 11, 12. This target mass flow is a target mass flow of the pressure medium, which is to be introduced into the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 via a respective switching valve or valve 23.
Determining a control frequency as a control variable for a respective valve 23 of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 depending on the target mass flow, whereby ultimately the piston 13, 14, 15 of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 takes into account the maximum switching speed and the maximum Switching force is transferred to its target position.

Die Erfindung erlaubt eine effektive, genaue und schonende Ansteuerung eines Druckmittelzylinders 10, 11, 12 bei der Ausführung eines Schaltvorgangs in einem automatisierten Getriebe. Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich dabei eine Kaskadenregelung aus einem Positionsregler, Geschwindigkeitsregler und Kraftregler zunutze.The invention allows effective, precise and gentle control of a pressure medium cylinder 10, 11, 12 when carrying out a switching process in an automated transmission. The method according to the invention makes use of a cascade control consisting of a position controller, speed controller and force controller.

Weitere Details der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Blockschaltbilder der 2 und 3 beschrieben, wobei 2 und 3 eine besonders vorteilhafte Regelungsstruktur zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.Further details of the invention are described below with reference to the block diagrams 2 and 3 described, where 2 and 3 shows a particularly advantageous control structure for carrying out the method according to the invention.

Wie bereits oben ausgeführt, werden im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren für den jeweiligen an der Ausführung des Schaltvorgangs beteiligten Druckmittelzylinder 10, 11, 12 einerseits eine Ziel-Position X_SOLL seines Kolbens 13, 14, 15 und andererseits eine bei Überführung des Kolbens 13, 14, 15 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 in diese Ziel-Position X_SOLL einzuhaltenden maximale Schaltgeschwindigkeit V_SOLL,MAX und hierbei einzuhaltende maximale Schaltkraft F_SOLL,_MAX ermittelt. Dies erfolgt in 2 in einem sogenannten Sollwertgenerator 33, dem als Eingangsgrößen ein Fahrerwunsch FW, eine Schaltdynamik SD des Getriebes und eine Schaltphase SP des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 bereitgestellt werden. Der Sollwertgenerator 33 bestimmt abhängig vom Fahrerwunsch FW, abhängig von der Schaltdynamik SD des Getriebes und abhängig von der Schaltphase des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 die Ziel-Position X_SOLL, die maximale zulässige Schaltgeschwindigkeit V_SOLL,MAX und die maximal zulässige Schaltkraft F_SOLL,_MAX für den an der Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinder 10, 11, 12.As already explained above, in connection with the method according to the invention, _a target position ₁₄ , ₁₅ of _the respective pressure medium cylinder 10 _, 11, 12 in this target position This is done in 2 in a so-called setpoint generator 33, to which a driver's request FW, a switching dynamic SD of the transmission and a switching phase SP of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 are provided as input variables. The setpoint generator 33 _determines _the target position _TARGET , _MAX for the pressure medium cylinder 10, 11, 12 involved in the circuit execution.

Abhängig von diesen Größen wird über den Positionsregler 30, den Geschwindigkeitsregler 31 und den Kraftregler 32 der Soll-Massenstrom dm/dt für das Druckmittel des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 bestimmt. Diesbezügliche Details ergeben sich insbesondere aus 3.Depending on these variables, the target mass flow dm/dt for the pressure medium of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 is determined via the position controller 30, the speed controller 31 and the force controller 32. Details in this regard can be found in particular 3 .

So kann 3 entnommen werden, dass abhängig von der Abweichung Δx zwischen der Ziel-Position X_SOLL und der Ist-Position X_IST des Kolbes 13, 14, 15 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 der Positionsregler 30 die Soll-Schaltgeschwindigkeit V_SOLL für den jeweiligen Druckmittelzylinder 10, 11, 12 ausgibt, und zwar unter Berücksichtigung der maximalen Schaltgeschwindigkeit V_SOLL,MAX, die dem Positionsregler 30 ebenfalls als Eingangsgröße bereitgestellt wird. Die Soll-Schaltgeschwindigkeit V_SOLL ist dabei durch die einzuhaltende maximale Schaltgeschwindigkeit V_{SOLL, MAX} begrenzt.So can 3 It can _be seen that depending on the deviation Δx between the _target _position Pressure medium cylinder 10, 11, 12 outputs, taking into account the maximum switching speed V _{SET, MAX,} which is also provided to the position controller 30 as an input variable. The target switching speed V _TARGET is limited by the maximum switching speed V _{SET, MAX} that must be maintained.

Ferner zeigt 3, dass der Geschwindigkeitsregler 31, abhängig von der Abweichung ΔV zwischen der Ist-Schaltgeschwindigkeit V_IST und der Soll-Schaltgeschwindigkeit V_SOLL als Ausgangsgröße eine Soll-Schaltkraft F_SOLL für den jeweiligen Druckmittelzylinder 10, 11, 12 ausgibt, die durch die einzuhaltende maximale Schaltkraft F_SOLL,_MAX begrenzt ist, die dem Geschwindigkeitsregler 31 als weitere Eingangsgröße zur Verfügung gestellt wird.Furthermore shows 3 that the speed controller 31, depending on the deviation ΔV between the actual switching speed V _IST and the target switching speed V _SET, outputs a target switching force F _SET for the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 as an output variable, which is determined by the maximum switching force to be maintained F _SET , _MAX is limited, which is made available to the speed controller 31 as a further input variable.

Der Kraftregler 32 ermittelt abhängig von der Abweichung ΔF zwischen der Ist-Schaltkraft F_IST und der Soll-Schaltkraft F_SOLL den Soll-Massenstrom dm/dt für den jeweiligen Druckmittelzylinder 10, 11, 12.The force controller 32 determines the target mass flow dm/dt for the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 depending on the deviation ΔF between the actual switching force F _IST and the target switching force F _SET .

Wie oben ausgeführt ist dem jeweiligen Druckmittelzylinder 10, 11, 12 jeweils ein Positionssensor 29 zugeordnet, mithilfe dessen die Ist-Position X_IST des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 bzw. des Kolbens 13, 14, 15 desselben gemessen werden kann.As stated above, each pressure medium cylinder 10, 11, 12 is assigned a position sensor 29, by means of which the _actual position

3 zeigt, dass abhängig von der gemessenen Ist-Position X_IST des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 bzw. des Kolbens 13, 14, 15 desselben die Ist-Schaltgeschwindigkeit V_IST ermittelt wird. 3 shows that depending on the measured actual position X _IST of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 or the piston 13, 14, 15 of the same, the actual switching speed V _IST is determined.

Die Ist-Schaltgeschwindigkeit V_IST wird in einer Einrichtung 34 ermittelt, die aus dem vom Positionssensor 29 bereitgestellten Messsignal über die Ist-Position X_IST vorzugsweise durch Ableitung der gemessenen Ist-Position X_IST nach der Zeit die Ist-Schaltgeschwindigkeit V_IST berechnet. Dies kann mithilfe eines Filters erfolgen.The actual switching speed V _IST is determined in a device 34, which calculates the actual switching speed V IST from the measurement signal provided by the position sensor 29 via the actual _position X _IST , preferably by deriving the measured actual position X _IST after time. This can be done using a filter.

2 und 3 zeigen beide weiterhin eine Einrichtung 35, die der Ermittlung der Ist-Schaltkraft F_IST des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 dient, wobei 3 entnommen werden kann, dass die Einrichtung 35 die Ist-Schaltkraft F_IST des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 abhängig von der gemessenen Ist-Position X_IST desselben sowie abhängig von einem Ist-Druck p16 in dem Druckstellerraum 16, von welchem aus der jeweilige Druckmittelzylinder 10, 11, 12 mit Druckmittel versorgt wird, ermittelt wird. 2 and 3 both also show a device 35 which is used to determine the actual switching force F _IST of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12, where 3 It can be seen that the device 35 determines the actual switching force F _IST of the respective pressure _medium cylinder 10, 11, 12 depending on the measured actual position Pressure medium cylinder 10, 11, 12 is supplied with pressure medium is determined.

Bei dieser Einrichtung 35 kann es sich um einen regelungstechnischen Beobachter oder aber auch um ein Kennfeld handeln. Der regelungstechnische Beobachter oder das Kennfeld nutzen die gemessene Ist-Position X_IST des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 und den gemessenen Ist-Druck p16 im Druckstellerraum 16 als Eingangsgrößen und geben als Ausgangsgröße die Ist-Schaltkraft F_IST aus.This device 35 can be a control observer or a characteristic map. The control observer or the characteristic _map uses the measured actual _position

Die Ist-Schaltkraft F_IST kann auch für einen an einer Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinder 10, 11, 12 während der Schaltungsausführung wir folgt ermittelt werden: Messen einer Kolbenposition des Kolbens 13, 14, 15 des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12. Ermitteln des aktiven Volumens in Kammern des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 abhängig von der gemessenen Kolbenposition. Ermitteln eines Drucks und abhängig hiervon einer Druckaufbaukraft in einer bei der laufenden Schaltungsausführung mit Druckmittel zu befüllenden Kammer des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12. Ermitteln eines Drucks und abhängig hiervon Druckabbaukraft in einer bei der laufenden Schaltungsausführung von Druckmittel zu entleerenden Kammer des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12. Ermitteln der resultierenden Ist-Schaltkraft F_IST des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12 abhängig von der Druckaufbaukraft und der Druckabbaukraft.The actual switching force F _IST can also be determined for a pressure medium cylinder 10, 11, 12 involved in a circuit execution during the circuit execution as follows: measuring a piston position of the piston 13, 14, 15 of the respective pressure medium cylinder 10, 11 involved in the current circuit execution, 12. Determining the active volume in chambers of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 depending on the measured piston position. Determination of a pressure and, depending on this, a pressure build-up force in a chamber of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 that is to be filled with pressure medium during the current circuit execution. Determination of a pressure and, depending on this, pressure reduction force in a chamber of the respective pressure medium cylinder 10 that is to be emptied of pressure medium during the current circuit execution , 11, 12. Determining the resulting actual switching force F _IST of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 involved in the current switching execution depending on the pressure build-up force and the pressure reduction force.

Dabei wird das aktive Volumen in den Kammern des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12 abhängig von der gemessenen Kolbenposition des Kolbens 13, 14, 15 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 ermittelt. Das aktive Volumen in den Kammern des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12 wird vorzugsweise in jedem Abtastzeitpunkt eines Abtastrate eines das Verfahrens ausführenden Steuergeräts mit folgender Formel ermittelt: $V_{i} (k) = V_{i 0} + A_{i} * x_{i} (k)$

wobei

Vi: das aktive Volumen in der Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders ist,
Vi0: das aktive Volumen in der Kammer i des Druckmittelzylinders zum Beginn der Schaltungsausführung ist

Ai: eine Kolbenfläche in der Kammer i des Druckmittelzylinders i ist,
xi: die gemessene Position des Kolbens des Druckmittelzylinders i ist,
k: der aktuelle Abtastzeitpunkt ist.

The active volume in the chambers of the respective pressure

medium cylinder

10, 11, 12 involved in the current circuit execution is determined depending on the measured piston position of the

piston

13, 14, 15 of the respective pressure

medium cylinder

10, 11, 12. The active volume in the chambers of the respective pressure

medium cylinder

10, 11, 12 involved in the current circuit execution is preferably determined at each sampling time of a sampling rate of a control device executing the method using the following formula:

v_{i} (k) = v_{i 0} + A_{i} * x_{i} (k)

where

Vi: is the active volume in chamber i of the respective pressure medium cylinder,
Vi0: is the active volume in chamber i of the pressure medium cylinder at the start of the circuit execution

Ai: is a piston surface in the chamber i of the pressure medium cylinder i,
xi: is the measured position of the piston of the pressure medium cylinder i,
k: is the current sampling time.

Der Druck in der bei der laufenden Schaltungsausführung mit Druckmittel zu befüllenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12 wird vorzugsweise in jedem Abtastzeitpunkt der Abtastrate mit folgender Formel ermittelt: $p_{i} (k) = \frac{(m_{i} (k - 1) + (C_{i} * ρ * p_{1} (k) * \sqrt{\frac{T_{i} (k)}{T_{0}}}) * \sqrt{1 - {(\frac{((\frac{p_{i} (k - 1)}{p_{1} (k)}) - b_{c})}{(1 - b_{c})})}^{2}} * T S * R * T_{i} (k))}{V_{i} (k)}$

wobei

pi: der Druck in der Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders ist,
mi: die Luftmasse in der Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders ist,
Ci: der Ventilleitwert ist,
p: die Luftdichte ist,
p1: der Druck m Vorratsbehälter ist,
Ti: die Lufttemperatur ist,
T0: die Lufttemperatur im Normzustand ist,
bc: das kritische Druckverhältnis ist,
TS: die Abtastzeit ist,
R: die spezifische Gaskonstante ist,
k: der aktuelle Abtastzeitpunkt ist,
k-1: der vorherige Abtastzeitpunkt ist.

The pressure in the chamber to be filled with pressure medium during the current circuit execution of the respective pressure

medium cylinder

10, 11, 12 involved in the current circuit execution is preferably determined at each sampling time of the sampling rate using the following formula:

p_{i} (k) = \frac{(m_{i} (k - 1) + (C_{i} * ρ * p_{1} (k) * \sqrt{\frac{T_{i} (k)}{T_{0}}}) * \sqrt{1 - {(\frac{((\frac{p_{i} (k - 1)}{p_{1} (k)}) - b_{c})}{(1 - b_{c})})}^{2}} * T S * R * T_{i} (k))}{v_{i} (k)}

where

pi: is the pressure in chamber i of the respective pressure medium cylinder,
mi: is the air mass in chamber i of the respective pressure medium cylinder,
Ci: is the valve conductance,
p: is the air density,
p1: is the pressure in the reservoir,
Ti: the air temperature is,
T0: the air temperature is normal,
BC: is the critical pressure ratio,
T.S: is the sampling time,
R: is the specific gas constant,
k: is the current sampling time,
k-1: is the previous sampling time.

Aus dem obigen Druck in der bei der laufenden Schaltungsausführung mit Druckmittel zu befüllenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders kann in jedem Abtastzeitpunkt eine Druckaufbaukraft berechnet werden, die ausgehend von der mit Druckmittel zu befüllenden Kammer des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 auf seinen jeweiligen Kolben 13, 14, 15 wirkt. Diese Druckaufbaukraft kann nach folgender Formel berechnet werden: $F_{i} (k) = p_{i} (k) * A_{i} (k)$

wobei

Fi: die ausgehend von der Kammer i auf den Kolben des jeweiligen Druckmittelzylinders wirkende Kraft ist,
pi: der Druck in der Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders ist,
Ai: die in der Kammer i wirksame Kolbenfläche des Kolbens des jeweiligen Druckmittelzylinders wirkende Kraft ist.

From the above pressure in the chamber of the respective pressure medium cylinder involved in the current circuit execution, a pressure build-up force can be calculated at each sampling time, which is based on the chamber of the respective pressure

medium cylinder

10, 11, 12 to be filled with pressure medium its

respective piston

13, 14, 15 acts. This pressure build-up force can be calculated using the following formula:

F_{i} (k) = p_{i} (k) * A_{i} (k)

where

Fi: is the force acting on the piston of the respective pressure medium cylinder starting from chamber i,
pi: is the pressure in chamber i of the respective pressure medium cylinder,
Ai: is the force acting in chamber i of the piston of the respective pressure medium cylinder.

Der Druck in der bei der laufenden Schaltungsausführung mit Druckmittel zu entleerenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12 kann in jedem Abtastzeitpunkt der Abtastrate mit folgender Formel ermittelt werden: $p_{i} (k) = p_{i} (t_{r}) * e^{- α * k * T S} * (2 - Ψ_{j} (k))$

wobei

pi: der Druck in der Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders ist,
pi(tr): der Druck in der Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders zu Beginn des Druckabbaus ist,
α: der Gradient der Exponentialfunktion e ist,
TS: die Abtastzeit ist,
Ψj: der Masssenstromfaktor in der Gegenkammer j zur Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders ist, wobei bei inaktiver Gegenkammer Ψ_j =1 ist,
k: der aktuelle Abtastzeitpunkt ist.

The pressure in the chamber of the respective pressure

medium cylinder

10, 11, 12 involved in the current circuit execution that is to be emptied with pressure medium during the current circuit execution can be determined at each sampling time of the sampling rate using the following formula:

p_{i} (k) = p_{i} (t_{r}) * e^{- α * k * T S} * (2 - Ψ_{j} (k))

where

pi: is the pressure in chamber i of the respective pressure medium cylinder,
pi(tr): is the pressure in chamber i of the respective pressure medium cylinder at the start of the pressure reduction,
α: is the gradient of the exponential function e,
T.S: is the sampling time,
Ψj: is the mass flow factor in the counter-chamber j to chamber i of the respective pressure medium cylinder, whereby when the counter-chamber is inactive, Ψ _j =1,
k: is the current sampling time.

Abhängig von dem Druck in der bei der Schaltungsausführung von Druckmittel zu entleerenden Kammer des Druckmittelzylinders 10, 11, 12 kann für die vom Druckmittel zu entleerende Kammer des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 in jedem Abtastzeitpunkt eine Druckabbaukraft ermittelt werden, und zwar wiederum unter Verwendung folgender Formel: $F_{i} (k) = p_{i} (k) * A_{i} (k)$

wobei

Depending on the pressure in the chamber of the

pressure medium cylinder

10, 11, 12 to be emptied of pressure medium during the circuit execution, a pressure reduction force can be determined for the chamber of the respective pressure

medium cylinder

10, 11, 12 to be emptied of the pressure medium at each sampling time, again using the following formula:

F_{i} (k) = p_{i} (k) * A_{i} (k)

where

Nach Ermittlung der Druckaufbaukraft sowie der Druckabbaukraft für einen an einer Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinder 10, 11, 12 kann abhängig von der Druckaufbaukraft und der Druckabbaukraft in jedem Abtastzeitpunkt die resultierende Ist-Schaltkraft F_IST des Kolbens 13, 14, 15 des an der jeweiligen Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12 berechnet werden, nämlich durch Differenzbildung zwischen der Druckaufbaukraft und der Druckabbaukraft.After determining the pressure build-up force and the pressure reduction force for a pressure medium cylinder 10, 11, 12 involved in a circuit execution, depending on the pressure build-up force and the pressure reduction force, the resulting actual switching force F _IST of the piston 13, 14, 15 of the piston 13, 14, 15 involved in the respective circuit execution can be determined at each sampling time Pressure medium cylinder 10, 11, 12 are calculated, namely by forming the difference between the pressure build-up force and the pressure reduction force.

Wie ebenfalls oben bereits ausgeführt, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, abhängig von dem Soll-Massenstrom dm/dt, welchen der Kraftregler 32 als Ausgangsgröße ausgibt, als Stellgröße für das jeweilige Ventil 23 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 die Ansteuerfrequenz f für das jeweilige Ventil 23 zu ermitteln. Dies erfolgt in 2 und 3 in der Einrichtung 36.As already stated above, the method according to the invention provides, depending on the target mass flow dm / dt, which the force controller 32 outputs as an output variable, the control frequency f for the respective valve 23 of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 as the control variable to determine the respective valve 23. This is done in 2 and 3 in facility 36.

Die Einrichtung 36 ermittelt abhängig vom Soll-Massenstrom dm/dt, abhängig von einer Ausflussfunktion des jeweiligen Ventils 23 und abhängig vom Ist-Druck p16 in dem Druckstellerraum 16, vom welchem aus der jeweilige Druckmittelzylinder 10, 11, 12 über sein jeweiliges Ventil 23 mit Druckmittel versorgt wird, zunächst einen Leitwert L, wobei dann, aus dem Leitwert L mithilfe einer Kennlinie 37, 37' die Ansteuerfrequenz f ermittelt wird.The device 36 determines depending on the target mass flow dm / dt, depending on an outflow function of the respective valve 23 and depending on the actual pressure p16 in the pressure actuator chamber 16, from which the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 communicates via its respective valve 23 Pressure medium is supplied, first a conductance L, with the control frequency f then being determined from the conductance L using a characteristic curve 37, 37 '.

Der Leitwert L für das Ventil 23 des jeweiligen Druckmittelzylinder 10, 11, 12 wird dabei vorzugsweise wie folgt berechnet: $L (k) = \frac{d m / d t (k)}{p 16 (k) * ϕ}$

wobei

L: der Leitwert ist
dm/dt: der Soll-Massenstrom des Druckmittels ist
p16: der Ist-Druck im Druckstellerraum ist
ϕ: die Ausflussfunktion des aktiven Ventils ist.

The conductance L for the valve 23 of the respective pressure

medium cylinder

10, 11, 12 is preferably calculated as follows:

L (k) = \frac{d m / d t (k)}{p 16 (k) * ϕ}

where

L: is the conductance
dm/dt: is the target mass flow of the pressure medium
p16: is the actual pressure in the pressure actuator chamber
ϕ: is the outflow function of the active valve.

Abhängig von dem so berechneten Leitwert L kann mithilfe einer Kennlinie 37 bzw. 37' die Ansteuerfrequenz f für das jeweilige Ventil 23 ermittelt werden, wobei abhängig von der Verlagerungsrichtung des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 bzw. des Kolbens 13, 14, 15 desselben eine entsprechende Kennlinie 37, 37' genutzt wird.Depending on the conductance L calculated in this way, the control frequency f for the respective valve 23 can be determined using a characteristic curve 37 or 37 ', depending on the direction of displacement of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 or the piston 13, 14, 15 of the same a corresponding characteristic curve 37, 37 'is used.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät, welches eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren automatisch auszuführen, und zwar mit einer definierten Abtastrate, in welcher das Steuergerät arbeitet.The invention further relates to a control device which is set up to automatically carry out the method described above, with a defined sampling rate at which the control device operates.

Das Steuergerät ermittelt demnach die Ziel-Position X_SOLL für den jeweiligen Druckmittelzylinder 10, 11, 12 bzw. den Kolben 13, 14, 15 desselben sowie die bei Überführung des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 bzw. Kolbens 13, 14, 15 desselben in die Ziel-Position einzuhaltende maximale Schaltgeschwindigkeit V_SOLL,MAX und einzuhaltende maximale Schaltkraft F_SOLL,MAX. Das Steuergerät umfasst den oben beschriebenen Positionsregler 30, den oben beschriebenen Geschwindigkeitsregler 31 und den oben beschriebenen Kraftregler 32, die im Sinne einer Kaskadenregelung auf die oben beschriebene Art und Weise den Soll-Massenstrom dm/dt für den jeweiligen Druckmittelzylinder 10, 11, 12 bzw. dessen aktives Ventil 23 ermitteln. Ferner bestimmt das Steuergerät, abhängig vom Soll-Massenstrom dm/dt die Ansteuerfrequenz f als Stellgröße für das jeweilige aktive Ventil 23 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12, wodurch letztendlich der jeweilige Druckmittelzylinder 10, 11, 12 bzw. der Kolben 13, 14, 15 desselben unter Berücksichtigung der maximalen Schaltgeschwindigkeit V_SOLL,MAX und der maximalen Schaltkraft F_SOLL,_MAX in die entsprechende Ziel-Position X_SOLL überführt wird.The control unit therefore determines the _target position Maximum switching speed V _SET,MAX to be maintained in the target position and maximum switching force F _SET,MAX to be maintained. The control device includes the position controller 30 described above, the speed controller 31 described above and the force controller 32 described above, which, in the sense of a cascade control, determine the target mass flow dm / dt for the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 or .determine its active valve 23. Furthermore, depending on the target mass flow dm/dt, the control unit determines the control frequency f as a manipulated variable for the respective active valve 23 of the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12, which ultimately results in the respective pressure medium cylinder 10, 11, 12 or the piston 13, 14 , 15 of the same is transferred to the corresponding target position X _TARGET taking into account the maximum switching speed V _{SET, MAX} and the maximum switching force F _SET , _MAX .

BezugszeichenReference symbols

1010: DruckmittelzylinderPressure medium cylinder
1111: DruckmittelzylinderPressure medium cylinder
1212: DruckmittelzylinderPressure medium cylinder
1313: KolbenPistons
1414: KolbenPistons
1515: KolbenPistons
1616: DruckstellerraumPressure actuator room
1717: DruckmittelleitungPressure medium line
1818: DruckmittelleitungPressure medium line
1919: DruckmittelleitungPressure medium line
2020: DruckmittelleitungPressure medium line
2121: DruckmittelleitungPressure medium line
2222: DruckmittelleitungPressure medium line
2323: VentilValve
2424: Vorratsbehälterstorage container
2525: DruckmittelleitungPressure medium line
2626: DruckmittelleitungPressure medium line
2727: VentilValve
2828: DrucksensorPressure sensor
2929: PositionssensorPosition sensor
3030: PositionsreglerPosition controller
3131: GeschwindigkeitsreglerSpeed controller
3232: KraftreglerForce regulator
3333: SollwertgeneratorSetpoint generator
3434: EinrichtungFurnishings
3535: EinrichtungFurnishings
3636: EinrichtungFurnishings

Claims

Method for controlling a switching process in an automated transmission with a switching system, the switching system having pressure medium cylinders (10, 11, 12) and valves (23) for supplying the pressure medium cylinders (10, 11, 12) with pressure medium, wherein a switching process is carried out in the transmission, the valves (23) are controlled with a manipulated variable in order to move a piston (13, 14, 15) of a respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) involved in carrying out the switching process from an actual position to a target position relocate, with the following steps: Determining the target position for the piston (13, 14, 15) of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) as well as a maximum switching speed to be maintained when transferring it to the target position and a maximum switching force to be maintained, Regulating the actual position of the piston (13, 14, 15) of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) to the target position with a position controller (30), the position controller (30) depending on a deviation between the actual Position and the target position output a target switching speed limited by the maximum switching speed for the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12), Controlling an actual switching speed to the target switching speed with a speed controller (31), the speed controller (31) depending on a deviation between the actual switching speed and the target switching speed setting a target switching force limited by the maximum switching force for the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) outputs, Controlling an actual switching force to the target switching force with a force regulator (32), the force regulator (32) determining a target mass flow for the respective pressure medium cylinder (10, 11, depending on a deviation between the actual switching force and the target switching force). 12) outputs, Determining a control frequency as a control variable for a respective valve (23) of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) depending on the target mass flow, whereby ultimately the piston (13, 14, 15) of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) is transferred to the target position taking into account the maximum switching speed and the maximum switching force.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that to determine the control frequency for the respective valve (23) depending on the target mass flow, depending on an outflow function of the respective valve (23) and depending on an actual pressure in a pressure actuator chamber (16), from which the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) is supplied with pressure medium via the respective valve (23), a specific conductance (L) is determined, the control frequency being determined from the specific conductance (L) with the aid of a characteristic curve.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the actual position of the piston (13, 14, 15) of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) is measured via a position sensor (29) of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12).

Procedure according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the actual switching speed of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) is determined depending on the measured actual position.

Procedure according to Claim 4 , characterized in that the actual switching speed of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) is determined by deriving the measured actual position over time.

Procedure according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the actual switching force of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) depends on the measured actual position and depending on an actual pressure in a pressure actuator space (16), from which the respective pressure medium cylinder (10, 11 , 12) is supplied with pressure medium is determined.

Procedure according to Claim 6 , characterized in that the actual switching force of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) is determined with the help of a control observer who uses the measured actual position and the actual pressure in the pressure actuator chamber (16) as input variables and the actual Outputs switching force as an output variable.

Procedure according to Claim 6 , characterized in that the actual switching force of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) is determined with the aid of a characteristic map which uses the measured actual position and the actual pressure in the pressure actuator chamber (16) as input variables and the actual switching force as an output variable.

Procedure according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the target position for the piston (13, 14, 15) of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12), the maximum switching speed and the maximum switching force depend on a driver's request, depending on a switching dynamics of the transmission and depending can be determined by a switching phase of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12).

Control device for regulating a switching process in an automated transmission with a switching system, the switching system having pressure medium cylinders (10, 11, 12) and valves (23) for supplying the pressure medium cylinders (10, 11, 12) with pressure medium, the control device in one embodiment a switching process in the transmission controls the valves (23) with a manipulated variable in order to shift a piston (13, 14, 15) of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) involved in the execution of the shift from an actual position to a target position , wherein the control device determines the target position for the piston (13, 14, 15) of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) as well as a maximum switching speed to be maintained when the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) is transferred to the target position and a maximum switching force to be maintained is determined, wherein a position controller (30) of the control device regulates the actual position to the target position, wherein the position controller (30) outputs a target switching speed limited by the maximum switching speed for the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) depending on a deviation between the actual position and the target position, wherein a speed controller (31) of the control unit regulates an actual switching speed to the target switching speed, wherein the speed controller (31) outputs a target switching force limited by the maximum switching force for the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) depending on a deviation between the actual switching speed and the target switching speed, wherein a force regulator (32) of the control unit regulates an actual switching force to the target switching force, wherein the force regulator (32) outputs a target mass flow for the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) depending on a deviation between the actual switching force and the target switching force, wherein the control device determines a control frequency as a control variable for a respective valve (23) of the respective pressure medium cylinder (10, 11, 12) depending on the target mass flow, whereby ultimately the piston (13, 14, 15) of the respective pressure medium cylinder (10, 11 , 12) is transferred to the target position taking into account the maximum switching speed and the maximum switching force.

control unit Claim 10 , characterized in that the same method is set up according to one of the Claim 1 until 9 to be carried out automatically at a defined sampling rate.