DE19638078C2 - Fahrzeuggetriebe mit Absenkung des Antriebsmomentes beim Schalten - Google Patents
Fahrzeuggetriebe mit Absenkung des Antriebsmomentes beim SchaltenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebes,
insbesondere zum Steuern eines Automatgetriebes. Die Erfindung betrifft
ferner ein Fahrzeuggetriebe.
Verfahren zum Betreiben beziehungsweise zum Steuern von automatischen
Fahrzeuggetrieben sind bereits aus den folgenden Druckschriften bekannt:
- 1. DE 19 32 986 C3
- 2. DE 32 05 767 C2
- 3. EP 0 176 750 B2
- 4. EP 0 435 372 B1
- 5. DE 41 18 736 C2
- 6. DE 42 09 091 C2
- 7. DE 43 30 194 A1
- 8. DE 41 15 821 C2
Solche Fahrzeuggetriebe haben im allgemeinen Lamellenkupplungen, die
Reibelemente aufweisen. Es ist bekannt, bei automatischen
Fahrzeuggetrieben den Druck des Arbeitsmediums zum Betätigen der
Reibelemente zu verändern.
Getriebe der eingangs genannten Art sind für eine bestimmte Nennleistung
ausgelegt. Dabei enthält jedes Getriebe bezüglich der mechanischen
Festigkeit eine Komponente, die als "schwächstes Glied" bezeichnet werden
kann. Im allgemeinen ist dies die Lamellenkupplung. Beim Schalten treten
besonders hohe stoßartige Momente auf. Dies bedeutet, daß der
Antriebsstrang, insbesondere das genannte schwächste Glied,
überdimensioniert werden muß. Dies bedeutet einen Kostenaufwand.
Es ist zwar bekannt, zum Zwecke der Schonung der Lamellenkupplung, die
Gaszufuhr zum Motor von Antriebssträngen zurückzunehmen. Dies hat jedoch
das Problem nicht gelöst. Es kommt nämlich trotzdem zu Überlastungen und
zu Beschädigungen der Lamellenkupplung.
Weiterhin ist bekannt, die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors
synchron mit dem Beginn des Schaltvorganges des Schaltgetriebes zu
verändern und synchron mit dem Ende des Schaltvorganges wieder auf den
ursprünglichen Wert einzustellen. Die DE 41 15 821 C2 (8) offenbart eine
Einrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors und eines
automatischen Mehrgangschaltgetriebes in einem Kraftfahrzeug, bei welcher
der Beginn eines Schaltvorganges des Schaltgetriebes erfaßt wird, und durch
die Synchronisation der Schaltoperation mit der Änderung der
Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors einfach gewährleistet werden
kann, daß das Auftreten eines Schaltstoßes verhindert wird. Dies bedeutet
aber, daß während des Schaltvorganges bereits eine Betätigung der
einzelnen, an der Schaltung beteiligten Elemente erfolgt ist, und auch hier das
schwächste Glied überdimensioniert werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines
Getriebes anzugeben, sowie ein Getriebe selbst, womit eine solche
Schaltungsweise ermöglicht wird, daß keine unzulässigen Belastungsspitzen
auftreten, die zu Schäden führen können, daß keine Überdimensionierung von
Einzelkomponenten des Getriebes notwendig wird, und daß die
Schaltvorgänge zeitlich minimiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Die Erfinder haben folgendes erkannt:
Wird beim Schaltvorgang der Befehl gegeben, das Motormoment
abzusenken, so vergeht bis zum Ausführen dieses Befehls eine gewisse
Zeitspanne. Diese Zeitspanne ist in hohem Maße variabel. Sie hängt von allen
möglichen Umständen des Motormanagements ab, beispielsweise von der
Regelstrecke, vom Motorsteuergerät, vom Motor selbst, nämlich von
Parametern, wie der Motortemperatur, aber auch vom Fahrzeugtyp.
Die erfindungsgemäße Lehre beinhaltet somit die Anweisung, den
Schaltvorgang erst dann auszuführen, wenn der unterste Wert des in das
Getriebe eingeleiteten Drehmomentes positiv ausgeführt ist.
Im einzelnen wird damit folgendes erreicht: Es treten beim Schalten mit
Sicherheit keine unzulässigen Belastungsspitzen auf, welche Schäden an
Komponenten des Getriebes hervorrufen können. Somit ist eine
Überdimensionierung von einzelnen Komponenten des Getriebes nicht
notwendig. Die Zeitspanne eines Schaltvorganges wird auf ein Minimum
reduziert. Dies kann sehr entscheidend sein, beispielsweise bei Stadtbussen,
Leichttriebwagen, die ihre Fahrpläne einhalten müssen. Ebenso wird eine
höhere Schaltqualität erreicht, wenn während des Schaltens das
Motormoment konstant bleibt.
Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht darin, ein Getriebe einer gewissen
Nennleistung mit einem Motor relativ hoher Drehmomentstärke zu
kombinieren, weil nämlich während der Schaltung das Moment auf einen
niedrigen (unkritischen) Wert abgesenkt werden kann.
Bei Motorsteuergeräten besteht die Möglichkeit, den Momentenverlauf über
eine Kommunikationsschnittstelle auszugeben, welcher vom
Getriebesteuergerät eingelesen wird.
Ein Antriebsstrang mit einem erfindungsgemäßen Getriebe arbeitet beim
Schalten wie folgt:
Sobald eine Schaltung durchgeführt werden soll, wird ein Signal zur
Motormomentreduzierung (MMR) ausgegeben. Die Schaltung wird nur dann
zugelassen, wenn das aktuelle Motormoment den zulässigen Grenzwert Mmax
+3% nicht überschreitet. Die Schaltung wird beispielsweise dann noch
freigegeben, wenn das Motormoment bis 3% über dem genannten Wert Mmax
liegt.
Während der Schaltung werden die positiven Momentenabweichungen
aufintegriert. Überschreitet die aufintegrierte Gesamtabweichung einen
bestimmten Wert Mzul, so erfolgt eine Fehleranzeige und ein Eintrag in den
Fehlerspeicher.
Es soll natürlich auch verhindert werden, daß der Motor überdreht oder zu
stark gedrückt wird. Dies könnte dann erfolgen, wenn das Moment nicht
genügend weit abgesenkt wurde, so daß die Schaltung nicht freigegeben
wurde. In einem solchen Fall wird die Schaltung in einem bestimmten
Drehzahlbereich freigegeben (Bereich zwischen n1 und n2), obwohl das
Moment gegebenenfalls noch zu hoch ist.
Im Falle eines Versagens können besondere Maßnahmen getroffen werden.
So kommt beispielsweise folgendes in Betracht:
- 1. Aufgrund eines Leitungsbruches oder aufgrund eines Kurzschlusses
wird kein MMR-Signal erzeugt.
In einem solchen Falle erfolgt ein Eintrag in den Fehlerspeicher sowie ein Anzeige an einer Warnlampe. Hochschaltungen werden nur noch bei zwanzig Prozent über der Motornenndrehzahl ausgeführt. Rückschaltungen erfolgen bei minimaler Motordrehzahl n1. - 2. Das Motormoment wird trotz Vorliegens eines MMR-Signales nicht
reduziert, beispielsweise wegen Leitungsbruchs oder wegen eines
Kurschlusses.
In diesem Falle erfolgt ein Eintrag in den Fehlerspeicher sowie eine Anzeige an der Warnlampe.
Hochschaltungen werden nur noch bei zwanzig Prozent über der Motornenndrehzahl oder bei einem Motormoment von weniger als Mzul zugelassen.
Rückschaltungen werden nur bei minimaler Motordrehzahl n1 zugelassen, oder bei einem Motormoment, das kleiner als Mzul ist. - 3. Sollten während des Schaltvorganges Motormomentenerhöhungen
auftreten, die über das zulässige Maß Mzul hinausgehen, so geschieht
folgendes:
Es erfolgt ein Eintrag in den Fehlerspeicher sowie eine Anzeige an der Warnlampe. Das maximale Motormoment beziehungsweise die Dauer der Überschreitung des Motormomentes wird abgespeichert.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 verdeutlicht schematisch eine Steuerdruckkennlinie für Hoch- und
Rückschaltungen in einem mechanischen Getriebe. Dazu ist der Druckverlauf
über der Zeit in einem Diagramm aufgetragen. Die einzelnen Werte sind wie
folgt bezeichnet:
USTELLMAX = Betriebsdruck
PR = berechneter Regeldruck
PA = Anfangsdruckwert
PATIME = Zeit, in welcher der Anfangsdruckwert auf den Regeldruckwert linear oder degressiv ansteigt oder abfällt
TMAX = Zeit, nach der der Sicherheitsdruckhochlauf beginnt und nach deren Ablauf der Synchronisiervorgang abgeschlossen sein sollte
TSCHALT-ENDE = Zeit, nach der der Betriebsdruck anlegt.
USTELLMAX = Betriebsdruck
PR = berechneter Regeldruck
PA = Anfangsdruckwert
PATIME = Zeit, in welcher der Anfangsdruckwert auf den Regeldruckwert linear oder degressiv ansteigt oder abfällt
TMAX = Zeit, nach der der Sicherheitsdruckhochlauf beginnt und nach deren Ablauf der Synchronisiervorgang abgeschlossen sein sollte
TSCHALT-ENDE = Zeit, nach der der Betriebsdruck anlegt.
Für den Schaltvorgang sind des weiteren folgende Meß- und Regelgrößen
wesentlich:
nSYNCHRON1 = Motordrehzahl bei Beginn des Schaltvorganges
nSYNCHRON2 = Motordrehzahl nach Beendigung des Schaltvorganges
tUREAL = Zeit bis zu Beginn des Synchronisiervorganges
tRUTSCH = Rutschzeit der Lamellen
tSYNCHRON = Zeit, nach der der Schaltvorgang abgeschlossen wurde.
nSYNCHRON1 = Motordrehzahl bei Beginn des Schaltvorganges
nSYNCHRON2 = Motordrehzahl nach Beendigung des Schaltvorganges
tUREAL = Zeit bis zu Beginn des Synchronisiervorganges
tRUTSCH = Rutschzeit der Lamellen
tSYNCHRON = Zeit, nach der der Schaltvorgang abgeschlossen wurde.
Dem Diagramm ist zu entnehmen, daß nach dem Auftreten eines
Gangschaltsignales, in der Zeitachse zum Zeitpunkt 0 die Motordrehzahl n1
noch bis zum Erreichen eines Freilaufpunktes, hier dem Punkt 1 ansteigt,
worunter man den Punkt versteht, an dem die dem neuen Gang
zugeordneten Reibelemente das volle Moment übernehmen und die dem
alten Gang zugeordneten Reibelemente lösen. Ab diesem Freilaufpunkt
beginnt die Motordrehzahl n1 abzusinken, während gleichzeitig die
Reibelemente schleifen. Die Zeit bis zum Erreichen dieses Freilaufpunktes, der
dem Beginn des Synchronisationsvorganges entspricht, ist mit tUREAL
bezeichnet. An diese schließt sich die Rutschzeit der Reibelemente tRUTSCH an.
Im Punkt 2 im Diagramm laufen beide Reibelemente synchron, der neue
Gang ist eingelegt, die Reibelemente haften und die beiden Drehzahlen sind
entweder gleich oder entsprechend dem Stufensprung identisch.
Der Schaltkomfort ist durch den Verlauf des Abtriebsmomentes bestimmt. Der
Momentensprung zum Zeitpunkt tSYNCHRON soll möglichst gering sein.
Der einzuhaltende Sollwert für den Schaltvorgang ist die Zeit bis zum Beginn
des Synchronisationsvorganges tUREAL. Die Stellgröße zur Beeinflussung dieses
Zeitraumes ist der Anfangsdruckwert PA, das Stellglied eine Einrichtung zum
Aufbringen des Anfangsdruckes. Zur Durchführung einer adaptiven Regelung
werden die Sollwerte für die Zeit bis zum Beginn des
Synchronisationsvorganges tUREAL beispielsweise in einem
Last/Drehzahlkennfeld abgelegt. Dabei kann prinzipiell die Rasterung für die
Last- und Drehzahlklassen beliebig gewählt werden, wobei die Sollwerte in
einem Festwertspeicher in einer elektronischen Getriebesteuereinheit
gespeichert werden kühnen. Des weiteren sind Meßeinrichtungen vorgesehen,
welche die aktuelle Zeit bei jedem Schaltvorgang bis zu Beginn des
Synchronisationsvorganges ermitteln. Als weitere Einflußparameter werden
das Motordrehmoment, die Drehzahl beim Schalten sowie das
Massenträgheitsmoment der einzelnen Komponenten berücksichtigt. Weicht
der gemessene bzw. ermittelte Istwert vom Sollwert ab, wird ein Korrekturwert
am Ausgang der Steuereinrichtung ausgegeben und an der Druckeinheit
wirksam. Die Stellgröße PA ändert sich um den Korrekturwert. Der geänderte
Anfangsdruckwert wird dann abgespeichert.
Fig. 2 enthält Kurven, die das Geschehen bei einem Schaltvorgang gemäß
der Erfindung veranschaulichen. Die Bezugszeichen haben die folgende
Bedeutung:
n1 = Getriebe Eingangsdrehzahl
n2 = Getriebe Ausgangsdrehzahl
Mmot = Motordrehmoment
p1 = Druck im Schaltelement (Kupplung) während der Schaltung
MMR = Motormomentenreduziersignal
tv = Zeitspanne, bis das Motormoment reduziert ist
n1 = Getriebe Eingangsdrehzahl
n2 = Getriebe Ausgangsdrehzahl
Mmot = Motordrehmoment
p1 = Druck im Schaltelement (Kupplung) während der Schaltung
MMR = Motormomentenreduziersignal
tv = Zeitspanne, bis das Motormoment reduziert ist
Claims (3)
1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuggetriebes, insbesondere zum
Steuern eines Automatgetriebes, mit den folgenden Merkmalen:
- 1. 1.1 vor einem Schaltvorgang wird ein Signal erzeugt, das einen Befehl zum Absenken des in das Getriebe eingeleiteten Momentes erteilt;
- 2. 1.2 das Ausführen des Befehles wird erfaßt;
- 3. 1.3 nach erfolgtem Ausführen des Befehles wird geschaltet;
- 4. 1.4 bei Erreichen der Synchrondrehzahl zwischen Eingangs- und Ausgangsdrehzahl des Getriebes wird das in das Getriebe eingeleitete Drehmoment wieder angehoben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schaltvorgang erst dann begonnen wird, wenn das in das Getriebe
eingeleitete Moment einen bestimmten Wert erreicht hat.
3. Fahrzeuggetriebe, insbesondere Automatgetriebe, mit den folgenden
Merkmalen:
- 1. 3.1 es ist ein Signalerzeuger vorgesehen, um vor einem Schaltvorgang ein Signal zu erzeugen, das eine Befehl zum Absenken des in das Getriebe eingeleiteten Drehmomentes erteilt;
- 2. 3.2 es ist eine Erfassungseinrichtung vorgesehen, die das Ausführen des Befehles erfaßt;
- 3. 3.3 es ist eine Einrichtung vorgesehen, die nach erfolgtem Ausführen des Befehles die Schaltung veranlaßt;
- 4. 3.4 es ist eine Einrichtung vorgesehen, die bei Erreichen der Synchrondrehzahl (nSYNCHRON2) zwischen Eingangs- und Ausgangsdrehzahl des Getriebes das in das Getriebe eingeleitete Drehmoment wieder anhebt.
Priority Applications (2)
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DE19638078A DE19638078C2 (de) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | Fahrzeuggetriebe mit Absenkung des Antriebsmomentes beim Schalten |
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