DE10330154A1

DE10330154A1 - Verfahren zur Erhöhung der Spontanität der Schaltungen in einem Automatgetriebe

Info

Publication number: DE10330154A1
Application number: DE2003130154
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. Allgaier; Georg Gierer; Christian Dipl.-Ing. Popp; Thilo Dipl.-Ing. Schmidt; Franz-Josef Schuler; Klaus Dipl.-Ing. Steinhauser; Peter Dipl.-Ing. Schiele; Christian Dipl.-Ing. Schwemer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-01-20

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Erhöhung der Spontaneität der Schaltungen in einem Automatgetriebe vorgeschlagen, bei dem eine Schaltung durch die Schaltelementansteuerung vorgezogen vorbereitet wird, wenn von der Fahrstrategie ein konkreter Schaltbefehl innerhalb eines applizierbaren Zeitraumes erwartet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Spontaneität der Schaltungen in einem Automatgetriebe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die immer steigenden Anforderungen an die Funktionalität der Automatgetriebe durch die Forderung nach mehr Spontaneität, die immer größer werdende Anzahl der zu schaltenden Gänge, die verbrauchsoptimierte Auslegung der Automatgetriebe mit größeren Fahranteilen in den hohen Gängen sowie die große Anzahl der auszuführenden Rückschaltungen beim Abbremsen des Fahrzeugs bis zum Stillstand führen dazu, dass Gänge eines Automatgetriebes immer schneller und häufiger hintereinander geschaltet werden sollen.
Bei Automatgetrieben, welche einen Wandler umfassen, bei denen Schaltungen mittels einer Überschneidungsschaltung von zwei Kupplungen bzw. Schaltelementen ausgeführt werden, muss, wenn eine Schaltung angefordert wird, eine Kupplung hydraulisch abgeschaltet werden und eine andere Kupplung hydraulisch zugeschaltet werden.
Um eine Kupplung bzw. ein Schaltelement mit hydraulischen Druck zu versorgen, wird ein elektrohydraulischer Druckregler (EDS) von der Getriebesteuerung (EGS) angesteuert, wobei der Druckregler ein hydraulisches Schaltventil steuert. Wird eine Kupplung zu- oder abgeschalten, wird der Kupplungsdruck über das Schaltventil geregelt. Außerhalb von Schaltungen wird der Kupplungsdruck über ein Halteventil auf Maximaldruck gehalten.
Um eine Gangschaltung durchzuführen, muss das zu schaltende Schaltelement zuerst für die Momentenübernahme vorbereitet, d. h. befüllt werden. Ebenso können auch vorbereitende Maßnahmen an dem abschaltenden Schaltelement getroffen werden, wobei dies ist erst nach Abschluss der vorhergehenden Schaltung möglich ist.
Üblicherweise wird der vorbereitende Befüllvorgang eines Schaltelements in eine Schnellfüllphase und eine Füllausgleichsphase aufgeteilt: Im Rahmen der Schnellfüllphase wird das Schaltelement mit Öl befüllt, wohingegen in der Füllausgleichsphase der Kolben mit geringer Last angelegt wird.
Durch die Ausführung der Vorbereitung der zu schaltenden Schaltelemente, die, wie erläutert, in einer Schnellfüllphase und eine Füllausgleichsphase unterteilt ist, sowie der Vorbereitung der abschaltenden Schaltelemente entstehen Verzögerungszeiten. Wenn eine Schaltung angefordert wird, dann muss der Druck an der abschaltenden Kupplung erst unter dem Druck des Halteventils reduziert werden und kann dann über das Schaltventil geregelt reduziert werden. Die zu schaltende Kupplung muss bei einer Schaltung erst befüllt werden, sodass das Kupplungspaket anliegt und Kraft übertragen kann.
Sowohl das Reduzieren des Druckes der abschaltenden Kupplung unter Halteventildruck als auch das Schnellbefüllen der zu schaltenden Kupplung resultieren in unerwünschten Verzögerungszeiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erhöhung der Spontaneität der Schaltungen in einem Automatgetriebe anzugeben, welches die Reaktionszeiten bei Schaltungen erheblich verkürzt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Varianten gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach wird vorgeschlagen, die Spontaneität durch eine vorgezogene Vorbereitung einer Schaltung durch die Schaltelementansteuerung zu erhöhen, wenn von der Fahrstrategie ein konkreter Schaltbefehl innerhalb eines applizierbaren Zeitraumes erwartet wird.

Gemäß der Erfindung werden also die Verzögerungszeiten in vorteilhafter Weise verkürzt, indem die Vorbereitungen des zu schaltenden und das abzuschaltenden Schaltelementes bereits ausgeführt werden, bevor der eigentliche Schaltbefehl gesetzt wird. Hierbei wird von einem Fahrstrategie-Modul oder der Schaltablaufsteuerung in der EGS über geeignete Kriterien geprüft, ob in Kürze eine Schaltung angefordert wird. Die Fahrstrategie-Software kann an die Schaltelementansteuerung ein Signal senden, welches dann die Vorbereitung der beteiligten Schaltelemente auslöst. Selbstverständlich kann auch die Schaltelementansteuerung die Schaltungsvorbereitung situativ auch ohne Beteiligung des Fahrstrategie-Moduls auslösen. Folgt der Schaltbefehl nicht nach einer applizierbaren Zeit, nachdem die Schaltelemente vorbereitet wurden, wird die Vorbereitung rückgängig gemacht.

Erfindungsgemäß können z. B. folgende Kriterien für die Vorbereitung auf eine Schaltung berücksichtigt werden:
Wenn sich der Fahrzustand im Automatikmodus nahe einer RS-Kennlinie (Rückschalt-Kennlinie) befindet und der Gradient des Fahrpedalwertes steigend ist oder der Abtriebsdrehzahlgradient sinkt, sodass die RS-Kennlinie voraussichtlich in Kürze überschritten wird, kann eine Schaltung bereits vorbereitet werden.

Ebenfalls kann eine Schaltung vorbereitet werden, wenn sich der Fahrzustand nahe einer RS-Kennlinie befindet und die Bremse betätigt wird oder der Abtriebsdrehzahlgradient sinkt, da angenommen werden kann, dass demnächst die Rückschalt-Kennlinie überschritten wird. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Schaltungsvorbereitung für den Fall einer Bremsenbetätigung in Abhängigkeit vom Bremsdruck vorbereitet wird, z. B. wenn der Bremsdruck einen bestimmten Wert übersteigt.

Wenn sich ein Fahrzeug bei Volllast nahe der RS-Kennlinie bewegt und die Zugkraft nicht ausreicht, um das Fahrzeug zu beschleunigen, sondern das Fahrzeug verzögert wird, so dass sich der Fahrzustand der RS-Kennlinie nähert, kann ebenfalls gemäß der vorliegenden Erfindung eine Rückschaltung vorbereitet werden.

Wenn vom Fahrer in die M-Gasse gewechselt wird, kann angenommen werden, dass innerhalb der nächsten Zeit eine Rückschaltung angefordert wird. Diese Zeit wird bei einem bestimmten Fahrer immer ähnlich sein und kann erfindungsgemäß adaptiert werden.

Da sich in der M-Gasse nur schwer vorhersagen lässt, wann ein Fahrer eine Schaltung z. B. über die Tippelemente anwählen wird, wird vorgeschlagen, Sensoren einzusetzen, die eine Schaltabsicht erkennen. Z. B. kann es sich hierbei um Sensoren handeln, die erkennen, dass der Fahrer ein Wählelement berührt (bevor er es betätigt). Dies kann über Drucksensoren, optische Sensoren, Wärmesensoren etc. erkannt werden. Um eine mögliche Betätigung der Wähl- bzw. Tippelemente noch früher zu erkennen, muss die Bewegung zum Tippelement erkannt werden. Dies kann gemäß der Erfindung beispielsweise über optische Sensoren erfolgen.

Nähert sich der Fahrzustand in der M-Gasse einer KD-(Kickdown-)RS-Kennlinie und der Gradient des Fahrpedalwertes ist steigend oder der Abtriebsdrehzahlgradient ist fallend, so kann die entsprechende Rückschaltung vorbereitet werden, da der Fahrer vermutlich nahe dieser Kennlinie den Schaltbefehl über ein Tippelement vorgeben wird.

Nähert sich der Fahrzustand in der M-Gasse der Kennlinie einer Ausroll- bzw. Zwangsrückschaltung und die Bremse wird getreten oder der Abtriebsdrehzahlgradient ist fallend, kann ebenfalls eine Rückschaltung vorbereitet werden.

Zudem ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass, wenn sich das Fahrzeug in der M-Gasse der Kennlinie für eine Zwangshochschaltung bzw. der maximalen Motordrehzahl nähert und die Geschwindigkeit weiter zunimmt, die entsprechende Hochschaltung vorbereitet wird, da der Fahrer voraussichtlich die Schaltung nahe der Kennlinie bzw. der maximalen Motordrehzahl über das Tippelement auslösen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Abtriebsdrehzahl-Fahrpedalwert-(Drosselklappenstellung-)Diagramm, in dem die Bereiche einer erfindungsgemäßen vorgezogenen Vorbereitung einer Schaltung für den Automatik-Modus schraffiert dargestellt sind und

2 ein Abtriebsdrehzahl-Fahrpedalwert-(Drosselklappenstellung-)Diagramm, in dem die Bereiche einer erfindungsgemäßen vorgezogenen Vorbereitung einer Schaltung für den Manuell-Modus schraffiert dargestellt sind.

Gemäß der Erfindung wird eine vorgezogene Vorbereitung einer Schaltung durch die Schaltelementansteuerung durchgeführt, wenn von der Fahrstrategie ein konkreter Schaltbefehl innerhalb eines applizierbaren Zeitraumes erwartet wird, wobei von der Schaltablaufsteuerung in der EGS (elektronische Getriebesteuerung) über geeignete Kriterien geprüft wird, ob in Kürze eine Schaltung angefordert wird.
Einige dieser Kriterien sind in den 1 und 2 veranschaulicht. Wenn sich der Fahrzustand im Automatikmodus nahe einer RS-Kennlinie (Rückschalt-Kennlinie) befindet und der Gradient des Fahrpedalwertes steigend ist bzw. einen Schwellenwert überschreitet oder der Abtriebsdrehzahlgradient sinkt bzw. einen Schwellenwert unterschreitet, sodass die Rückschalt-Kennlinie voraussichtlich in Kürze überschritten wird, kann eine Schaltung vorbereitet werden.
Dieser Bereich ist in 1 mit dem Bezugszeichen 1 versehen; die RS-Kennlinie ist die 6-5-Rückschalt-Kennlinie.
Der mit dem Bezugszeichen 2 versehene schraffierte Bereich in der 1 entspricht dem Bereich, bei dem sich der Fahrzustand nahe einer Rückschalt-Kennlinie befindet und die Bremse betätigt wird oder der Abtriebsdrehzahlgradient sinkt bzw. eine Schwelle unterschreitet.
Des weiteren wird eine Schaltung vorbereitet, wenn sich das Fahrzeug bei Volllast nahe der Rückschalt-Kennlinie bewegt und die Zugkraft nicht ausreicht, um das Fahrzeug zu beschleunigen. Dieser Bereich ist mit dem Bezugszeichen 3 versehen; aus der Figur wird deutlich, dass sich in diesem Fall die Abtriebsdrehzahl nicht verändert.
In 2 sind Bereiche im Abtriebsdrehzahl-Fahrpedalwert-(Drosselklappenstellung-)Diagramm dargestellt, bei denen im Manuell-Modus ebenfalls eine Schaltungsvorbereitung gemäß der Erfindung stattfindet. Bereich 4 entspricht dem Bereich, bei dem sich der Fahrzustand einer KD-(Kickdown-)RS-Kennlinie (hier 3-2) nähert, wenn der Fahrpedalwert erhöht wird. Die hierdurch auszulösende Rückschaltung ist also eine Zug-Rückschaltung. Der Bereich 5 entspricht dem Bereich, bei dem sich der Fahrzustand der Ausrollschaltungs-Kennlinie bzw. Zwangsrückschalt-Kennlinie (hier 3-2) nähert, wenn die Fahrgeschwindigkeit sinkt. Die hierdurch auszulösende Rückschaltung kann sowohl eine Zug-Rückschaltung (z. B. bei Bergauffahrt mit annähernd konstantem Fahrpedalwert) als auch eine Schub-Rückschaltung (z. B. eine gebremste oder ungebremste Ausrollschaltung) sein.
Der Bereich 6 illustriert das erfindungsgemäße Verfahren für den Fall einer Hochschaltung, wenn sich das Fahrzeug in der M-Gasse der Kennlinie für eine Zwangshochschaltung (hier 2-3) bzw. der maximalen Motordrehzahl nähert und die Geschwindigkeit weiter zunimmt.
Die erfindungsgemäße Auslösung der Schaltungsvorbereitung erfolgt anhand der Kennlinien 7 und 8, die in 2 strichpunktiert eingezeichnet sind, wobei die Kennlinie 7 für das Annähern an die Rückschalt-Kennlinie gilt und die Kennlinie 8 für die Annäherung an die Hochschalt-Kennlinie.
Es ist aus 2 leicht ersichtlich, dass im einfachsten Fall als erfindungsgemäße Auslöseschwelle für die Schaltungsvorbereitung ein definierter, konstanter Abstand von der entsprechenden Schaltkennlinie eingehalten wird, also eine konstante Abtriebsdrehzahl-Differenz oder eine konstante Fahrpedalwert-Differenz, je nachdem, in welchem Bereich die entsprechende Schaltkennlinie angenähert wird.
Als Verfeinerung der Funktion kann auch vorgesehen sein, dass der Abstand zur Schaltkennlinie, ab dem die mögliche spätere Schaltung vorbereitet wird, in Abhängigkeit von der tatsächlichen (aktuellen) Fahrgeschwindigkeit (bzw. Abtriebsdrehzahl) vorgegeben ist.
Als weitere Verfeinerung der Funktion kann auch vorgesehen sein, dass als erfindungsgemäße Auslöseschwelle für die Schaltungsvorbereitung ein zeitabhängiger Abstand von der Schaltkennlinie, an die sich der aktuelle Betriebspunkt des Getriebes annähert, vorgegeben wird. Die voraussichtliche Zeitspanne bis zum Erreichen der entsprechenden Schalt kennlinie kann dabei über den Abtriebsdrehzahlgradient (bzw. Fahrgeschwindigkeitsgradient) und/oder über den Fahrpedalwinkelgradient berechnet werden.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird in vorteilhafter Weise die Spontaneität des Schaltablaufs in einem Automatgetriebe und der Komfort für den Fahrer erhöht.

Claims

Verfahren zur Erhöhung der Spontaneität der Schaltungen in einem Automatgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltung durch eine Schaltelementansteuerung des Automatgetriebes vorgezogen vorbereitet wird, wenn ein konkreter Schaltbefehl innerhalb eines applizierbaren Zeitraumes erwartet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Schaltablaufsteuerung über geeignete Kriterien geprüft wird, ob in Kürze eine Schaltung angefordert wird, oder dass von einer Fahrstrategie-Software an die Schaltelementansteuerung ein Signal gesendet wird, welches die Vorbereitung der beteiligten Schaltelemente auslöst.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Schaltbefehl nicht nach einer applizierbaren Zeit folgt, nachdem die Schaltelemente vorbereitet wurden, die Vorbereitung der Schaltelemente rückgängig gemacht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Automatik-Modus des Automatgetriebes eine Schaltung vorbereitet wird, wenn sich der Fahrzustand nahe einer Rückschalt-Kennlinie befindet und der Gradient des Fahrpedalwertes positiv ist bzw. einen positiven Schwellenwert überschreitet oder wenn sich der Fahrzustand nahe einer Rückschalt-Kennlinie befindet und der Abtriebsdrehzahlgradient negativ ist bzw. einen negativen Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Automatik-Modus eine Schaltung vorbereitet wird, wenn sich der Fahrzustand nahe einer Rückschalt-Kennlinie befindet und die Bremse betätigt wird und dabei der Abtriebsdrehzahlgradient negativ ist bzw. einen negativen Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Automatik-Modus eine Schaltung vorbereitet wird, wenn sich das Fahrzeug bei Volllast nahe der Rückschalt-Kennlinie bewegt und die Zugkraft nicht ausreicht, um das Fahrzeug zu beschleunigen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Manuell-Modus eine Schaltung vorbereitet wird, wenn eine Schaltabsicht erkannt wird, wobei Sensoren eingesetzt werden, welche eine Schaltabsicht erkennen.
Verfahren Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren eingesetzt werden, welche die Berührung der Wähl- bzw. Tippelemente detektieren.
Verfahren Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Drucksensoren, optische Sensoren, Wärmesensoren oder weitere geeignete Sensoren eingesetzt werden.
Verfahren Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung zum Wähl- bzw. Tippelement erkannt wird, wobei dies über optische Sensoren erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Manuell-Modus eine Schaltung vorbereitet wird, wenn sich der Fahrzustand einer KD-(Kickdown-)Rückschalt-Kennlinie nähert und der Gradient des Fahrpedalwertes positiv ist bzw. einen positiven Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Manuell-Modus eine Schaltung vorbereitet wird, wenn sich der Fahrzustand einer KD-(Kickdown-)Rückschalt-Kennlinie nähert und der Abtriebsdrehzahlgradient negativ ist bzw. einen negativen Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Manuell-Modus eine Schaltung vorbereitet wird, wenn sich der Fahrzustand der Kennlinie einer Ausroll- bzw. Zwangsrückschaltung nähert und die Bremse getreten ist und/oder der Abtriebsdrehzahlgradient negativ ist bzw. einen negativen Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Manuell-Modus eine Schaltung vorbereitet wird, wenn sich das Fahrzeug der Kennlinie für eine Zwangshochschaltung bzw. der maximalen Motordrehzahl nähert und der Abtriebsdrehzahlgradient positiv ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand von der Schaltkennlinie, bei dessen Erreichen die Schaltungsvorbereitung ausgelöst wird, als konstante Abtriebsdrehzahl-Differenz und/oder konstante Fahrpedalwert-Differenz vorgegeben ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand von der Schaltkennlinie, bei dessen Erreichen die Schaltungsvorbereitung ausgelöst wird, als Funktion der Abtriebsdrehzahl vorgegeben ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand von der Schaltkennlinie, bei dessen Erreichen die Schaltungsvorbereitung ausgelöst wird, zeitabhängig und/oder abhängig vom Abtriebsdrehzahlgradient und/oder abhängig vom Fahrpedalwinkelgradient vorgegeben ist.