DE102021208552B3

DE102021208552B3 - Verfahren und Steuergerät zum Bestimmen von Drücken in einem Druckmittelzylinder eines Getriebes

Info

Publication number: DE102021208552B3
Application number: DE102021208552.0A
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: 2023-01-26
Anticipated expiration: 2041-08-07

Abstract

Verfahren zum Bestimmen von Drücken in mindestens einem bei einer Schaltungsausführung in einem Getriebe beteiligten Druckmittelzylinder (10, 11, 12) des Getriebes bei laufender Schaltungsausführung, mit folgenden Schritten: Messen einer Kolbenposition eines Kolbens (13, 14, 15) des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders (10, 11, 12). Ermitteln des aktiven Volumens in Kammern des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders (10, 11, 12) abhängig von der gemessenen Kolbenposition. Ermitteln eines Drucks in einer bei der laufenden Schaltungsausführung mit Druckmittel zu befüllenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders (10, 11, 12). Ermitteln eines Drucks in einer bei der laufenden Schaltungsausführung vom Druckmittel zu entleerenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders (10, 11, 12). Der Druck in der bei der laufenden Schaltungsausführung mit Druckmittel zu befüllenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders wird mit folgenden Formeln ermittelt:

p_{i} (k) = \frac{(m_{l} (k - 1) + (c_{i} * ρ * p_{1} (k) * \sqrt{\frac{T_{i} (k)}{T_{O}}}) * \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)}

und

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

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Drücken in mindestens einem bei einer Schaltungsausführung in einem Getriebe beteiligten Druckmittelzylinder des Getriebes bei laufender Schaltungsausführung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens.
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 Kammern 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. Um in einem Getriebe mit einem solchen Schaltsystem einen Schaltvorgang von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang auszuführen, werden die Ventile der an der Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinder angesteuert, um einen Kolben des jeweiligen Druckmittelzylinders von einer Ist-Position in eine Ziel-Position zu verlagern.
Aus der DE 10 2019 215 436 A1 ist ein weiteres Schaltsystem eines Getriebes mit Druckmittelzylindern bekannt, wobei jedem der Druckmittelzylinder ein Positionssensor zugeordnet ist, mithilfe dessen die Position eines Kolbens des jeweiligen Druckmittelzylinders messtechnisch erfasst werden kann. Mithilfe des dem jeweiligen Druckmittelzylinder zugeordneten Positionssensors kann demnach die Position des Kolbens des jeweiligen Druckmittelzylinders erfasst werden.
Ferner ist es bekannt, dass den Druckstellerraum, von welchem aus die Druckmittelzylinder mit dem Druckmittel versorgt werden können, ein Drucksensor zugeordnet ist, um den Druck im Druckstellerraum messtechnisch zu erfassen.
DE 10 2007 022 126 A1 offenbart ein Verfahren zum Bestimmen von Drücken in einem bei einer Schaltungsausführung in einem Getriebe beteiligten Druckmittelzylinder eines Getriebes, mit folgenden Schritten: Messen einer Kolbenposition eines Kolbens des an der Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders. Ermitteln eines Drucks in einer bei der Schaltungsausführung mit Druckmittel zu befüllenden Kammer des an der Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders. Ermitteln eines Drucks in einer bei der Schaltungsausführung von Druckmittel zu entleerenden Kammer des an der Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders. Die Ermittlung der Drücke erfolgt auf Grundlage eines isentropen Modells. Ein Volumen im Druckmittelzylinder für das isentrope Modell wird abhängig von einer Zylinderstellung und einer Kolbenfläche ermittelt.
Es ist von Bedeutung, nicht nur den Druck im Druckstellerraum und die Position der Kolben der Druckmittelzylinder zu kennen, vielmehr ist es auch von Bedeutung, den Druck in den Kammern der Druckmittelzylinder zu kennen, um eine Schaltung im Getriebe unter minimalem Verschleiß des Getriebes durchzuführen. Vom Druck in den Kammern der Druckmittelzylinder ist nämlich die Schaltkraft abhängig, mit welcher ein über den Kolben des jeweiligen Druckmittelzylinders betätigtes Element zum Beispiel auf einen Endanschlag oder auf eine Synchronisierungseinrichtung im Getriebe trifft. Ist diese Schaltkraft zu hoch, können die Synchronisierungseinrichtungen sowie die Endanschläge des Getriebes beschädigt werden.
Es besteht daher Bedarf daran, die in den Kammern eines Druckmittelzylinders herrschenden Drücke eines Schaltsystems eines Getriebes zuverlässig, einfach und genau zu ermitteln. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein neuartiges Verfahren und Steuergerät zum Bestimmen von Drücken in einem Druckmittelzylinder eines Getriebes bei laufender Schaltungsausführung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Messen einer Kolbenposition eines Kolbens des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders. Ermitteln des aktiven Volumens in Kammern des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders abhängig von der gemessenen Kolbenposition. Ermitteln eines Drucks in einer bei der laufenden Schaltungsausführung mit Druckmittel zu befüllenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders. Ermitteln eines Drucks in einer bei der laufenden Schaltungsausführung von Druckmittel zu entleerenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders. Der Druck in der bei der laufenden Schaltungsausführung mit Druckmittel zu befüllenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders wird mit folgenden Formeln ermittelt: $p_{i} (k) = \frac{(m_{l} (k - 1) + (c_{i} * ρ * p_{1} (k) * \sqrt{\frac{T_{i} (k)}{T_{O}}}) * \sqrt{1 - {(\frac{((\frac{p_{i} (k - 1)}{p_{1} (k)}) - b_{c})}{(1 - b_{c})})}^{2}} * T S * R * T_{i} (k))}{V_{i} (k)}$
und $V_{i} (k) = V_{i 0} + A_{i} * x_{i} (k)$
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 eines mit der Kammer i zusammenwirkenden Ventils ist,
ρ: die Luftdichte ist,
p1: der Druck in einem 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,
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.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden für alle an der Ausführung einer Schaltung beteiligte Druckmittelzylinder die in den Kammern derselben herrschenden Drücke ermittelt, und zwar sowohl die Drücke in einer zu befüllenden Kammer sowie einer zu entleerenden Kammer des jeweiligen Druckmittelzylinders. Abhängig von diesen Drücken können die in den Kammern wirksamen Kräfte und abhängig von diesen Kräften letztendlich die Schaltkraft des jeweiligen Druckmittelzylinders bestimmt werden. Hierdurch wird es möglich, die Schaltkraft in den Druckmittelzylindern eines Schaltsystems eines Getriebes genau zu ermitteln und so auf einen vorgegebenen Soll-Wert zu regeln. Hierdurch kann die Verschleißgefahr für ein Getriebe reduziert werden.
Das erfindungsgemäße Steuergerät ist in Anspruch 7 definiert.
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 zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät zum Bestimmen von Drücken in einem Druckmittelzylinder eines Getriebes bei laufender Schaltungsausführung.
1 zeigt stark schematisiert ein Blockschaltbild eines pneumatischen Schaltsystems eines als Gruppengetriebe ausgebildeten Getriebes eines Kraftfahrzeugs.
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.
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 jeweilige Druckmittelzylinder 10, 11, 12 kann ausgehend von einem Druckstellerraum 16 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, 12jeweils zwei Druckluftleitungen 17, 18 bzw. 19, 20 bzw. 21, 22, um Kammern des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 mit Druckluft zu versorgen. In jede der Druckluftleitungen 17 bis 22 ist dabei jeweils ein Ventil bzw. Schaltventil 23 integriert.
Beim Verlagern eines Kolbens 13, 14, 15 wird in eine der Kammern des jeweiligen Druckmittelzylinders 10,11, 12 Druckluft eingeführt, aus der anderen Kammer des jeweiligen Druckmittelzylinders 10,11, 12 wird Druckluft abgeführt.
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.
Mit jedem Druckmittelzylinder 10, 11, 12 wirkt ein Positionssensor 29 zusammen. Mithilfe des jeweiligen Positionssensors 29 kann eine jeweilige Ist-Position des jeweiligen Kolbens 13, 14, 15 des jeweiligen Druckmittelzylinder 10, 11, 12 messtechnisch erfasst werden.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird nun ein Verfahren vorgeschlagen, mithilfe dessen Drücke in mindestens einem bei einer Schaltungsausführung in einem Getriebe beteiligten Druckmittelzylinder 10, 11, 12 bei laufender Schaltungsausführung bestimmt werden können. Sind an einer Schaltungsausführung mehrere Druckmittelzylinder 10, 11, 12 beteiligt, so können für jeden Druckmittelzylinder die in demselben herrschenden Drücke bei laufender Schaltungsausführung bestimmt werden. Um nun für einen jeweiligen an einer Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinder 10, 11, 12 die in demselben herrschenden Drücke während der Schaltungsausführung zu bestimmen, werden folgende Schritte ausgeführt:

Messen einer Kolbenposition des Kolbens 13, 14, 15 des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12. Diese Kolbenposition des Kolbens 13, 14, 15 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 kann mit dem Positionssensor 29 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 messtechnisch erfasst werden.

Ermitteln des aktiven Volumens in Kammern des jeweiligen an der laufenden Schaltung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12. Der Kolben 13, 14, 15 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 unterteilt einen Zylinderraum desselben in zwei Kammern, die auf unterschiedlichen, sich gegenüberliegenden Seiten des jeweiligen Kolbens 13, 14, 15 angeordnet sind. Bei der Ausführung einer Schaltung unter Beteiligung eines jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 wird in eine der Kammern des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 Druckmittel eingebracht und aus der jeweiligen anderen Kammer Druckmittel entnommen, sodass demnach für jeden an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinder 10, 11, 12 eine zu befüllende Kammer sowie eine zu entleerende Kammer vorliegt.
Das aktive Volumen in den Kammern des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12 wird 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 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.

Hiermit kann das aktive Volumen in den Kammern des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12 vorteilhaft ermittelt werden.
Wie bereits ausgeführt, verfügt jeder Druckmittelzylinder 10, 11, 12 bei einer Schaltungsausführung über eine Kammer, die mit Druckmittel befüllt wird, sowie eine andere Kammer, von der Druckmittel entnommen wird.
Die obige Ermittlung des aktiven Volumens für die Kammern des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12 erfolgt zu jedem Abtastzeitpunkt einer Abtastrate bzw. Abtastfrequenz eines das erfindungsgemäße Verfahren ausführenden Steuergeräts.
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 mit folgender Formel ermittelt: $p_{i} (k) = \frac{(m_{l} (k - 1) + (c_{i} * ρ * p_{1} (k) * \sqrt{\frac{T_{i} (k)}{T_{O}}}) * \sqrt{1 - {(\frac{((\frac{p_{i} (k - 1)}{p_{1} (k)}) - b_{c})}{(1 - b_{c})})}^{2}} * T S * R * T_{i} (k))}{V_{i} (k)}$
wobei

pi: der Druck in der Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders ist,
mi: die Luftmasse in der Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders ist,
C: der Ventilleitwert ist,
ρ: 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.

Die obige Formel ergibt sich dabei aus folgenden Zusammenhängen für die mit Druckmittel zu befüllende Kammer des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12, also für diejenige Kammer des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11, 12, in welcher ein Druckaufbau erfolgt: $p_{i} (k) = \frac{m_{i} (k) * R * T_{i} (k)}{V_{i} (k)}$
$m_{i} (k) = m_{1} (k - 1) + {\dot{m}}_{i} (k) * T S$
${\dot{m}}_{i} (k) = {\dot{m}}_{i_{m a x}} (k) * Ψ_{i} (k)$
${\dot{m}}_{i_{m a x}} (k) = C_{i} * ρ * p_{1} (k) * \sqrt{\frac{T_{i} (k)}{T_{O}}}$
$Ψ_{i} (k) = \sqrt{1 - {(\frac{((\frac{p_{i} (k - 1)}{p_{1}}) - b_{c})}{(1 - b_{c})})}^{2}}$
Hiermit lässt sich der Druck in der mit Druckmittel bzw. Druckluft zu befüllenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12 einfach, zuverlässig und genau in jedem Abtastzeitpunkt der Abtastrate genau ermitteln.
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.

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 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.

Alternativ kann der Druck in der bei der laufenden Schaltungsausführung mit Druckmittel zu entleerenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12 auch mit folgender Formel ermittelt werden: $p_{i} (k) = \frac{p_{i} (t_{r})}{1 + (α * k * T_{S}) + \frac{1}{2} * {(α * k * T S)}^{2}} * (2 - Ψ_{j} (k))$
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(k): 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.

Die zweite Formel zur Bestimmung des Drucks in der von Druckmittel zu entleerenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12 beruht dabei auf einer Taylor-Reihen-Approximation dritter Ordnung der in der davor angegebenen Formel enthaltenen Exponentialfunktion.
Hiermit lässt sich der Druck in der von Druckmittel bzw. Druckluft zu entleerenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders 10, 11, 12 einfach, zuverlässig und genau in jedem Abtastzeitpunkt der Abtastrate genau ermitteln.
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

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 Schaltkraft 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.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine genaue Bestimmung von in einem bei einer Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinder herrschenden Drücken, den entsprechenden Kräften sowie letztendlich der resultierenden Schaltkraft, und zwar bei laufender Schaltungsausführung.
Es ist es möglich, die Schaltkraft zu regeln und so auf das Getriebe einwirkende Belastungen zu reduzieren. Letztendlich kann die Lebensdauer des Getriebes erhöht werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät, insbesondere ein Getriebesteuergerät, welches das erfindungsgemäße Verfahren ausführt. Das erfindungsgemäße Steuergerät ist eingerichtet, das oben beschriebene Verfahren automatisch auszuführen und verfügt hierzu über hardwareseitige Mittel und softwareseitige Mittel. Zu den hardwareseitigen Mitteln zählen Datenschnittstellen, um mit den an der Durchführung des Verfahrens beteiligten Baugruppen Daten auszutauschen, so zum Beispiel mit den Positionssensoren, welche die Position des jeweiligen Kolbens 13, 14 bzw. 15 des jeweiligen Druckmittelzylinders 10, 11 bzw. 12 im jeweiligen Abtastzeitpunkt k bestimmen. Zu den hardwareseitigen Mitteln zählt weiterhin Prozessor, der mit einer Abtastrate die Daten verarbeitet sowie ein Speicher, um Daten zu speichern. Zu den softwareseitigen Mitteln zählen Programmbausteine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bezugszeichenliste

10: Druckmittelzylinder
11: Druckmittelzylinder
12: Druckmittelzylinder
13: Kolben
14: Kolben
15: Kolben
16: Druckstellerraum
17: Druckmittelleitung
18: Druckmittelleitung
19: Druckmittelleitung
20: Druckmittelleitung
21: Druckmittelleitung
22: Druckmittelleitung
23: Ventil
24: Vorratsbehälter
25: Druckmittelleitung
26: Druckmittelleitung
27: Ventil
28: Drucksensor
29: Positionssensor

Claims

Verfahren zum Bestimmen von Drücken in mindestens einem bei einer Schaltungsausführung in einem Getriebe beteiligten Druckmittelzylinder (10, 11, 12) des Getriebes bei laufender Schaltungsausführung, mit folgenden Schritten: Messen einer Kolbenposition eines Kolbens (13, 14, 15) des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders (10, 11, 12), Ermitteln des aktiven Volumens in Kammern des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders (10, 11, 12) abhängig von der gemessenen Kolbenposition, Ermitteln eines Drucks in einer bei der laufenden Schaltungsausführung mit Druckmittel zu befüllenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders (10, 11, 12), Ermitteln eines Drucks in einer bei der laufenden Schaltungsausführung von Druckmittel zu entleerenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders (10, 11, 12), wobei der Druck in der bei der laufenden Schaltungsausführung mit Druckmittel zu befüllenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders mit folgenden Formeln ermittelt wird: $p_{i} (k) = \frac{(m_{l} (k - 1) + (c_{i} * ρ * p_{1} (k) * \sqrt{\frac{T_{i} (k)}{T_{O}}}) * \sqrt{1 - {(\frac{((\frac{p_{i} (k - 1)}{p_{1} (k)}) - b_{c})}{(1 - b_{c})})}^{2}} * T S * R * T_{i} (k))}{V_{i} (k)}$
und $V_{i} (k) = V_{i 0} + A_{i} * x_{i} (k)$
wobei pi der Druck in der Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders ist, m_i die Luftmasse in der Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders ist, C_i der Ventilleitwert eines mit der Kammer i zusammenwirkenden Ventils ist, ρ die Luftdichte ist, p₁ der Druck in einem Vorratsbehälter ist, T_i die Lufttemperatur ist, T₀ die Lufttemperatur im Normzustand ist, b_c das kritische Druckverhältnis ist, TS die Abtastzeit ist, R die spezifische Gaskonstante ist, k der aktuelle Abtastzeitpunkt ist, k-1 der vorherige Abtastzeitpunkt ist, V_i das aktive Volumen in der Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders ist, V_i0 das aktive Volumen in der Kammer i des Druckmittelzylinders zum Beginn der Schaltungsausführung ist, A_i eine Kolbenfläche in der Kammer i des Druckmittelzylinders i ist, x_i die gemessene Position des Kolbens des Druckmittelzylinders i ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als aktives Volumen jeweils ein aktives Luftvolumen in den Kammern des jeweiligen als Pneumatikzylinder ausgebildeten, an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders (10, 11, 12) ermittelt wird, als Drücke jeweils Luftdrücke in den Kammern des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders (10, 11, 12) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenposition des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders (10, 11, 12) in jedem Abtastzeitpunkt einer steuerungsseitigen Abtastrate gemessen wird, abhängig hiervon die Drücke in den Kammern des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders (10, 11, 12) in jedem Abtastzeitpunkt der steuerungsseitigen Abtastrate ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der bei der laufenden Schaltungsausführung von Druckmittel zu entleerenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders mit folgender Formel ermittelt wird: $p_{i} (k) = p_{i} (t_{r}) * e^{- α * k * T S} * (2 - Ψ_{j} (k))$
wobei p_i der Druck in der Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders ist, pi(t_r) 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, ψ_j(k) der Masssenstromfaktor in der Gegenkammer j zur Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders ist, k der aktuelle Abtastzeitpunkt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der bei der laufenden Schaltungsausführung von Druckmittel zu entleerenden Kammer des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders mit folgender Formel ermittelt wird: $p_{i} (k) = \frac{p_{i} (t_{r})}{1 + (α * k * T_{S}) + \frac{1}{2} * {(α * k * T_{S})}^{2}} * (2 - Ψ_{j} (k))$
wobei p_i der Druck in der Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders ist, pi(t_r) 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, ψ_j(k) der Masssenstromfaktor in der Gegenkammer j zur Kammer i des jeweiligen Druckmittelzylinders ist, k der aktuelle Abtastzeitpunkt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Ermitteln einer ausgehend von der bei der laufender Schaltungsausführung mit Druckmittel zu befüllenden Kammer auf den Kolben (13, 14, 15) des jeweiligen Druckmittelzylinders (10, 11, 12) wirkenden Druckaufbaukraft, Ermitteln einer ausgehend von der bei der laufender Schaltungsausführung von Druckmittel zu entleerenden Kammer auf den Kolben (13, 14, 15) des jeweiligen Druckmittelzylinders (10, 11, 12) wirkenden Druckabbaukraft, Ermitteln einer resultierenden Schaltkraft des jeweiligen an der laufenden Schaltungsausführung beteiligten Druckmittelzylinders (10, 11, 12) abhängig von der Druckaufbaukraft und der Druckabbaukraft.
Steuergerät, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe eingerichtet ist das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.