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Die
Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für ein automatisches Stufenwechselgetriebe.
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Es
ist allgemein bekannt, daß automatische Stufenwechselgetriebe
mit Planetengetriebesätzen ausgerüstet sind,
deren Sonnenräder,
Planetenträger
oder Ringräder über druckmittelbetätigbare Schaltglieder,
wie Kupplungen und Bremsen drehfrei gehalten oder gegeneinander
oder gegen das Getriebegehäuse
blockiert werden. Durch sinnvolle Kombination der Betätigung von
derartigen Schaltgliedern lassen sich die jeweiligen Getriebeübersetzungsstufen
einstellen.
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Bei
einem Gangwechsel ist zur Realisierung eines möglichst zugkraftunterbrechungsfreien Schaltvorgangs
dafür zu
sorgen, daß die
Momentenübertragungskapazität des wegzuschaltenden Schaltgliedes
und des zuzuschaltenden Schaltgliedes steuerungstechnisch so aufeinander
abgestimmt sind, daß an
der Getriebeausgangswelle während des
Schaltvorgangs ein möglichst
geringer Drehmomenteneinbruch feststellbar ist. Dazu werden die Steuerdruckventile
der jeweils betroffenen Schaltglieder in der Weise angesteuert,
daß durch
entsprechende Steuerventilbetätigung
in dem zuzuschaltenden Schaltglied zunächst ein langsamer Steuerdruckaufbau
stattfindet, der mit einer ansteigenden und anschließend gleichbleibenden
Momentenübertragungskapazitätssteigerung
dieses Schaltgliedes einhergeht. Nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne,
der sogenannten Überdeckungszeit,
wird durch entsprechende Ventilbetätigung der Druck in dem wegzuschaltenden
Schaltglied abgesenkt und damit dessen Drehmomentenübertragungskapazität verringert.
Eine derartige Ansteuerung der Betätigungsventile der Schaltglieder
des Getriebes ist unter dem Begriff Überschneidungsschaltung an
sich bekannt.
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Wenngleich
derartige Überschneidungsschaltungen
wegen des harmonischeren Drehmomentenverlaufs an der Getriebeabtriebswelle
vorteilhaft sind, so stellt doch die Festlegung der notwendigen Überdeckungszeit
ein Problem dar. Ist diese Überdeckungszeit
zu kurz oder zu lang gewählt,
so treten bei den beteiligten Planetengetriebebauteilen in deren
Drehzahlverlauf Ausbrecher oder Einbrüche oder auch Drehzahlsprünge auf,
die sich im Drehmomentenverlauf an der Getriebeabtriebswelle fahrkomfortmindernd
abbilden.
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Im
Stand der Technik ist eine Steuerungsvorrichtung bekannt (
DE 38 06 741 C2 ),
die bei einem automatischen Fahrzeuggetriebe bei einem Gangwechsel
zumindest eine Betätigungseinrichtung
in ihrer Betätigungsgeschwindigkeit
durch einen Steuerteil in Abhängigkeit
von der Drehzahl der Antriebswelle so gesteuert wird, dass die Geschwindigkeit des
In- bzw. Außer-Eingriffstretens,
der dieser Betätigungseinrichtung
zugeordneten Reibeinrichtungen zu Beginn über eine vorgewählte lange
Anfangsbetätigungszeit
höher als
im verbleibenden Teil ihrer Eingriffsbetätigungszeit ist. Hier wird
bei jedem Schaltvorgang das Drehzahlverhalten der Antriebswelle festgestellt
und in einem Soll-Ist-Wertvergleich mit abgespeicherten Vergleichswerten
ggf. vorliegende Abweichungen festgestellt. Dies wird genutzt, damit sich
das Drehzahlverhalten der Antriebswelle dem gespeicherten Vergleichsverhalten
wieder annähert.
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Weiterhin
ist im Stand der Technik eine Steuerungsvorrichtung bekannt (
DE 34 36 190 A1 ),
bei der durch stetige Anpassung der Schaltzeiten eine gleichbleibende
Schaltqualität
erzeugt wird. Hierzu wird eine dem Schaltvorgang charakterisierende Größe (Ist-Größe) mit
einer gespeicherten Soll-Größe verglichen
und bei Überschreitung
einer vorgebbaren Abweichung ein Korrekturwert gespeichert, der
korrigierend im Sinne einer adaptiven Steuerung auf die Bildung
einer Steuergröße für die Reibelemente,
vzw. auf den hydraulischen Druck einwirkt. So wird eine Soll-Schleifzeit
vorgegeben und, wenn die Ist-Schleifzeit zu kurz ist, erfolgt ein
zu großer
Momentensprung, so dass der Druck für die folgenden Schaltvorgänge verringert
wird. Ist dagegen die Ist-Schleifzeit zu lang, führt jedoch die lange Schleifzeit
zu einer großen
Belastung der Reibelemente.
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Die
im Stand der Technik bekannten Steuerungsvorrichtungen sind daher
noch nicht optimal ausgeführt.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es daher, für ein automatisches Stufenwechselgetriebe
eine Steuerungsvorrichtung vorzuschlagen, mit der die Überdeckungszeit
für die
Betätigung
des wegzuschaltenden und des zuzuschaltenden Schaltgliedes optimal bestimmbar
und einstellbar ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruches
1, während vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
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Demnach
wird vorgeschlagen, die Steuerungsvorrichtung mit Mitteln zu versehen,
mit denen während
des Schaltvorgangs der Ist-Drehzahlverlauf eines drehzahlüberwachten
Getriebebauteils mit einem in der Steuerungsvorrichtung abgespeicherten Soll-Drehzahlverlauf verglichen
wird und mit den beim Abweichen von zuvor festgelegten und in der Steuerungsvorrichtung
abgespeicherten Drehzahl-Sollwertvorgaben das Zeitintervall tU des Überdeckungszeitraues
um einen in der Steuerungsvorrichtung abgespeicherten Zeitraum verlängert oder verkürzt und
zur Nutzung für
den nächsten
gleichartigen Schaltvorgang abgespeichert wird, wobei bei einer
positiven Drehzahlabweichung vom Soll-Drehzahlwert das Zeitintervall
tU3 auf ein Zeitintervall tU4 verlängert wird,
während
bei einer positiven Abweichung des Drehzahlgradienten des drehzahlüberwachten
Getriebebauteils von einer Solldrehzahlgradientenvorgabe (Drehzahlsprung)
das Zeitintervall auf einen Wert tU2 verringert
wird. Auf diese Weise wird es möglich,
anhand des beobachten Drehzahlverlaufs eine ausbrechende oder eine
verspannte Schaltung zu erkennen und bei weiteren Schaltvorgängen zu
vermeiden. Zur Adaption des Überdeckungszeitraumes
kann entweder aus der Amplitude der Drehzahlabweichung oder aus
der Dauer der Drehzahlabweichung von der Vorgabe des Sollwertdrehzahlverlaufes
ein Korrekturwert abgeleitet werden. Derartige Korrekturwerte für die Überdeckungsdauer
sind vorzugsweise in der Steuerungsvorrichtung in gang- und drehzahlabhängigen Tabellen
abgelegt. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß sich die Steuerungsvorrichtung
gleichsam mit iterativen Schritten die für den jeweiligen Schaltvorgang
richtige Überdeckungszeitdauer
erlernt. Dabei wird bei festgestellten Abweichungen vom Solldrehzahlverlauf
zunächst
eine Korrektur in der Überdeckungszeitspanne
vorgegeben, beim nächsten
gleichartigen Schaltvorgang das Ergebnis überprüft und die Überdeckungszeitspanne erneut
korrigiert. So kann die Steuerungsvorrichtung in beispielsweise
drei bis fünf gleichartigen
Schaltvorgängen
die optimale Überdeckungszeitspanne
festlegen und für
alle folgenden gleichartigen Schaltvorgänge verwenden.
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Neben
der Nutzung der Drehzahlabweichung von der Solldrehzahlvorgabe nach
Betrag und Dauer kann auch der Gradient im Drehzahlverlauf des drehzahlüberwachten
Getriebebauteils zur Festlegung der optimalen Überdeckungszeitspanne genutzt
werden. Dazu wird von der Steuerungsvorrichtung in zeitlich festgelegten
Zeitabschnitten der Drehzahlgradient im Drehzahlverlauf des überwachten Getriebebauteils
gebildet und auf eine Abweichung zu dem Drehzahlgradient der Solldrehzahlvorgabe überwacht.
Sofern der ermittelte Drehzahlgradient von der Drehzahlgradientenvorgabe
abweicht, wird wie schon ausgeführt
die adap tive Anpassung des Überdeckungszeitraumes
durch die Steuerungsvorrichtung vorgenommen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die
Korrekturwerte für
die Verlängerung
oder die Verkürzung
des Überdeckungszeitraumes
in der Steuerungsvorrichtung in Abhängigkeit von Motordrehmomentwerten
in einem Kennfeldspeicher abgelegt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden,
daß auch
bei beispielsweise verschleißbedingten
Veränderungen
in den Schaltgliedern des Getriebes eine gleichbleibende Schaltqualtität erreicht
wird.
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Die
Erfindung kann anhand von Ausführungsbeispielen
erläutert
werden, zu denen der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt ist.
Darin zeigt
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1 den
Steuerdruckverlauf für
das wegzuschaltende und für
das zuzuschaltende Getriebeschaltglied aufgetragen über die
Zeit,
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2 den
Drehzahlverlauf eines Getriebebauteils mit einem Drehzahlausbrecher,
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3 einen
Drehzahlverlauf wie in 2, aber bei abnehmender Drehzahl,
und
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4 einen
eine Getriebeverspannung kennzeichnenden Drehzahlsprung bei einem
Drehzahlverlauf eines Getriebebauteils.
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Demnach
ist in 1 mit Z der Verlauf des Steuerdrucks P über die
Zeit t für
das zuzuschaltende Schaltglied dargestellt, während die Kurve W den Steuerdruckverlauf über die
Zeit für
das wegzuschaltende Schaltglied kennzeichnet. Bei dieser Überschneidungsschaltung
wird in einem Zeitpunkt t1 der Hauptsteuerdruck
im druckmittelbetätigten
Steuersystem für
die Schaltglieder des Getriebes abgesenkt. Zur gleichen Zeit wird
durch Betätigen
des Steuerventils für
das zuzuschaltende Schaltglied der Schaltgliedruck auf ein Druckniveau
erhöht,
mit dem das zuzuschaltende Schaltglied über eine anfängliche,
von Null abweichende Drehmomentenübertragungskapazität verfügt (Kurve
Z). Da beginnend mit dem Zeitpunkt t1 sowohl
das kommende als auch das gehende Schaltglied während eines bestimmten Zeitraumes über eine
reduzierte, aber weitgehend konstante Drehmomentenübertragungskapazität verfügen, wird
dieser Zeitraum als Überdeckungszeitraum tU1 bezeichnet. Das Ende dieses Zeitraumes
tU1 ist durch den Zeitpunkt t3 definiert,
ab dem durch Betätigung
des Steuerventils für
die Druckbeaufschlagung des wegzuschaltenden Schaltgliedes dessen
Drehmomentübertragungskapazität bis zum
Zeitpunkt t5 auf Null abgesenkt wird (Kurve
W). Ebenfalls in diesem Zeitpunkt t3 wird
der Steuerdruck im zuzuschaltenden Schaltglied gemäß der Kurve
Z weiter angehoben, um im Zeitpunkt t5 durch
Erhöhung
des Hauptsteuerdruckes auf die notwendige Drehmomentenübertragungskapazität angehoben
wird.
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In 2 ist
der Verlauf der Drehzahl n eines drehzahlüberwachten Getriebebauteils,
beispielsweise wie die der großen
Sonne eines Planetengetriebes über
die Zeit t aufgetragen. Während
der Drehzahlverlauf in 2 von einem Minimalwert zu einem
Maximalwert ansteigt, zeigt 3 den Drehzahlverlauf
des gleichen oder eines anderen rotierenden Getriebebauteils, der
von einem Maximalwert zu einem Minimalwert absinkt. In beiden Fällen kann durch
die Steuerungsvorrichtung eine Abweichung im Drehzahlverlauf von
einem in beiden Figuren mit einer punktiert dargestellten Linie
gekennzeichneten Soll-Drehzahlverlauf festgestellt werden. Die Steuerungsvorrichtung
kann dabei derartige Drehzahlausbrecher mit Hilfe der Drehzahlabweichung
a der Istdrehzahl von der Solldrehzahlvorgabe ermitteln und vorzugsweise
durch Feststellung der Dauer b des Drehzahlausbrechers einen Korrekturwert
für die Verkürzung oder
Verlängerung
der Überdeckungszeitspanne
tU1 gemäß 1 berechnen.
Der Korrekturwert für
die Überdeckungszeitspanne
kann aber auch in Abhängigkeit
von dem Betrag der Drehzahlabeichung und/oder deren Dauer aus einem
Kennwertspeicher der Steuerungsvorrichtung entnommen werden.
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Wird
gemäß 2 und 3 ein
Drehzahlausbrecher beim Vergleich zwischen dem Soll- und Istdrehzahlverlauf
durch Überschreiten
der Sollwertvorgabe ermittelt, so wird von der Steuerungsvorrichtung
der Überdeckungszeitraum
tU1 bis zum Zeitpunkt t4 verlängert (1).
Dadurch wird erreicht, daß das Schaltventil
zur Auslösung
des Druckabfalls im wegzuschaltenden Schaltglied nicht wie das Schaltventil des
zuzuschaltenden Schaltgliedes im Zeitpunkt t3, sondern
erst im Zeitpunkt t4 betätigt wird. Durch diese verlängerte Haltezeit
kann sich im zuzuschaltenden Schaltglied gemäß der Kurve Z eine vergrößerte Drehomentenübertragungskapazität aufbauen,
die ausreicht, um Drehzahlausbrecher, wie in den 2 und 3 dargestellt,
zu vermeiden. Für
diese bis zum Zeitpunkt t4 verlängerte Überdeckungszeit
tU4 ergibt sich demnach ein Druckverlauf
für das
wegzuschaltende Schaltglied gemäß Kurve
W2.
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Für den Fall
eines Verspanners im Drehzahlverlauf gemäß 4 stellt
die Steuerungsvorrichtung bei Erkennen des Überschreitens des Solldrehzahlgradienten
durch den Istdrehzahlgradienten die Überdeckungszeitspanne auf den
verringerten Wert tU2 ein, um so durch einen
vorzeitigen Druck und damit Drehmomentenübertragungskapazitätsabbau gemäß der Kurve
W1 im wegzuschaltenden Schaltglied eine
Getriebeverspannung zu vermeiden. So fern die Versuche zur adaptiven
Einstellung der Überdeckungszeitspanne
beim ersten Versuch keinen ausreichenden Erfolg hatten, wird von
der Steuerungsvorrichtung nach vorgegebenen Kriterien eine weitere Überdeckungszeitspanne
festgelegt, deren Dauer zwischen dem Wert der Ausgangsüberdeckungszeitspanne
tU3 und der ersten nachgestellten Überdeckungszeitspanne
liegt. Auf diese Weise kann in wenigen Schritten die optimale Überdeckungszeitspanne
durch die Steuerungsvorrichtung ermittelt und für weitere gleichartige Getriebeschaltvorgänge genutzt
werden. Dabei kann in vorteilhafter Weise ein etwa entstehender
Verschleiß in
den Reibbelägen der
Getriebeschaltglieder durch Anpassung der Überdeckungszeitspanne automatisch
nachgestellt werden.