DE19726567A1

DE19726567A1 - Verfahren zur Getriebehauptwellensynchronisierung

Info

Publication number: DE19726567A1
Application number: DE19726567A
Authority: DE
Inventors: Dieter Manz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-06-23
Filing date: 1997-06-23
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: DE19726567B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Getriebehauptwellensynchronisierung, und insbesondere zur Getriebehauptwellensynchronisierung für Schaltsystemgetrie be mit Bereichsgruppenschaltung, einer mit einem Software- Programm ausgestatteten programmierbaren Getriebeelektro nik, einer passiven Schaltsperre und je nach Ausführung mit einem Temperatursensor.

Nutzkraftwagengetriebe (Nkw-Getriebe) haben (in Abhän gigkeit von der Fahrzeugart und dem Fahrzeugeinsatz) 4 bis 16 Gänge. Bis einschließlich 4 Gänge werden die Übersetzun gen ohne Gruppen realisiert. Getriebe mit 8 Gängen besitzen meist eine Bereichsgruppe. 16-Gang-Getriebe sind meistens mit Bereichsgruppe und Splitgruppe ausgestattet.

Automatisierte Getriebe mit Bereichsgruppenschaltung sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.

Bei den bekannten Getrieben mit Bereichsgruppenschal tung tritt das Problem auf, daß im Kaltzustand während der Fahrt bei einer Rückschaltung von der schnellen in die langsame Bereichsgruppe (GP-L) der Schaltvorgang nicht zu Ende geführt werden kann, obwohl der vorausgehende Synchro nisiervorgang abgeschlossen wird und die Synchrondrehzahl vorliegt. In diesem Fall geht entweder der Durchtrieb ver loren (Schaltung auf Neutral), oder es erfolgt eine Rück schaltung in einen unerwünschten bzw. nicht beabsichtigten Gang der schnellen Bereichsgruppe.

Aus diesem Grund konnte bisher die Bereichsgruppen schaltung bei kaltem Getriebe nur bei quasi bzw. tatsächli chem Fahrzeugstillstand durchgeführt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit vorhandenen Mitteln oder mit geringem Zusatzaufwand ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches die Kaltschalt grenze auf ein für die Schaltung unschädliches Niveau drückt und es ermöglicht, auch bei Fahrt und kaltem Getrie bezustand eine Rückschaltung der Bereichsgruppe in die langsame Richtung sicher und in angemessener Zeit durchfüh ren zu können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merk male der Ansprüche 1 bis 4 gelöst. Die Erfindung wird an hand von Figuren näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schaltablauf mit Motorführungssignal;

Fig. 2 einen Schaltablauf mit übersynchroner Dreh zahl;

Fig. 3 einen Schaltablauf nach Fig. 1 unter Schalt zeitberücksichtigung.

Als Voraussetzung für die Realisierung der vorliegen den Erfindung ist eine Automatisierung des Schaltsystems erforderlich. Diese umfaßt:

a) eine automatisierte Kupplung;
b) Motorführung;
c) Vorhandensein einer Neutralstellung der Bereichsgrup penschaltung und
d) keine Zwangsblockierung der Gangschaltung während der Bereichsgruppenschaltung.

Wenn die Getriebetemperatur unterhalb eines program mierbaren Mindestwertes liegt muß die erfindungsgemäße Mo torsynchronisation erfolgen. Hierfür ist eine Temperaturin formation erforderlich, die z. B. durch einen Temperatur sensor ermittelt wird.

Die Fig. 1 zeigt schematisch den Schaltablauf mit ei ner Motorführung für ein Fahrzeug mit EDC-Motor.

Die gewünschte Rückschaltung aus einem Gang der schnellen in die langsame Bereichsgruppe beginnt mit der Gangvorwahl durch den Fahrer.

Die Bereichsgruppe weist eine vergleichsweise große Über setzung, z. B. 4.583, auf. Deshalb muß wie bei einer norma len Gangschaltung bei der Vorwahl einer Bereichsgruppen schaltung geprüft werden, ob die erforderliche Motoran schlußdrehzahl durch einen Gasstoß aufgebracht werden kann, d. h. ob die Hauptwelle aus dem momentanen Fahrzustand her aus synchronisiert werden kann.

Dieser ist gekennzeichnet durch die momentanen Werte für:

- die Abtriebsdrehzahl (Fahrgeschwindigkeit);
- die Getriebeübersetzung und
- den gewünschten Zielgang (Gangsprung).

Die maximale Motordrehzahl ist i. a. begrenzt durch die Nenndrehzahl des Motors.

Ist bei der Vorwahl einer Bereichsgruppenschaltung aufgrund der Geschwindigkeit und/oder des Übersetzungssprunges eine vom Motor nicht aufbringbare Anschlußdrehzahl erforderlich, wird die Schaltung nicht zugelassen.

Diese maximale mögliche bzw. zulässige Motordrehzahl muß im Softwareprogramm programmierbar sein. Sie wird bei nicht elektronisch geregelten Motoren gleich der Nenndrehzahl sein und bei EDC-Motoren z. B. durch die Definition einer Überdrehzahl festgelegt.

Wenn die Schaltung zulässig ist, dann laufen folgende Schaltungen ab:

- Öffnen der Kupplung;
- Schalten der Bereichsgruppenschaltung nach Neutral und
- Herausnahme des alten Ganges (Getriebe in Neutralstel lung).

Befindet sich das Getriebe in Neutralstellung, dann erfolgen gleichzeitig die Schaltung des Zielganges sowie das Anlegen der Kupplung.

Wenn das Gangsignal vorliegt, dann kann der weitere Schalt verlauf grundsätzlich auf zwei unterschiedliche Arten fort geführt werden, die im folgenden geschildert werden:

Fig. 1 zeigt den Ablauf mit Gasstoß mit Motorführung und Einregelung der Synchrondrehzahl.

Dazu ist ein Software-Programm zur Motorregelung erforder lich, welches hohen Anforderungen an die Regelgenauigkeit genügen soll.

Die Istdrehzahl der Hauptwelle wird dabei ständig, z. B. über einen Vorgelegewellendrehzahlsensor, indirekt erfaßt, mit dem Übersetzungsverhältnis berechnet und mit der Synchrondrehzahl bzw. mit der Solldrehzahl verglichen.

Diese ergibt sich aus der Abtriebsdrehzahl und der Überset zung der Bereichsgruppe sowie der Definition eines Abbruch bereiches (Drehzahlfenster).

Ist die Synchrondrehzahl erreicht, können bei angeleg ter Kupplung folgende Funktionen gleichzeitig ablaufen:

- Einschalten der langsamen Bereichsgruppe GP-L;
- Erfüllen der Bedingung n_Mot = n_Syn, wobei n_Syn die Synchrondrehzahl ist.

Wenn das Bereichsgruppensignal (GP-Signal) vorliegt, wird die Kupplung vollständig geschlossen. Dies kann sehr schnell geschehen, da Synchrondrehzahl vorliegt.

Ein Vorteil dieser Vorgehensweise ist es, daß der Mo tor nach dem Schaltvorgang bereits auf Anschlußdrehzahl ist. Damit reduziert sich die Lastunterbrechungszeit.

Fig. 2 zeigt den Ablauf in der zweiten Version mit Gasstoß auf eine übersynchrone Drehzahl.

Dabei gilt:
n = n_soll + Δn, wobei Δn die zusätzlich vom Motor auf zubringende, übersynchrone Drehzahl ist. In diesem Fall wird die GP-L-Synchronisiereinrichtung absichtlich zur Syn chronisierung der Überdrehzahl benutzt.

Liegt diese Drehzahl vor, werden folgende Abläufe eingelei tet, die synchron ablaufen:

- Öffnen der Kupplung;
- Motorrückregelung und
- Synchronisierung GP-L.

Liegt das GP-Signal vor, erfolgt der Einkuppelvorgang mit entsprechender Gasbeaufschlagung.

Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, daß keine auf wendige Drehzahlregelung für den Motor benötigt wird. Des wegen ist ihre Anwendung in Fällen, wo keine aufwendige Motorführung vorhanden ist, besonders geeignet. Weiterhin wird dabei sehr wenig Zeit benötigt, da keine Regelung erfolgt. Wegen des schnellen Einschaltens der Be reichsgruppenschaltung kann der Motor ohne größeren Dreh zahlverlust abgefangen und eingekuppelt werden. Durch die zusätzliche vom Motor aufzubringende Überdrehzahl Δn liegt die maximal zulässige Schaltdrehzahl im Vergleich zur Dreh zahlregelung niedriger.

Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, einen ähn lichen Ablauf ohne Temperaturinformation zu starten, wenn nach einer bestimmten Vorgabezeit das GP-Signal nicht an steht.

Dazu wird der Schaltvorgang zunächst mit der Synchro nisierung GP-L eingeleitet. Liegt innerhalb einer vorgege benen Zeit t_GP_max kein GP-Signal vor, dann wird mit dem Motor synchronisiert.

Auch hier darf der Schaltvorgang nur eingeleitet werden, wenn die erforderliche Motordrehzahl aufbringbar ist. Folgende Änderung des Schaltablaufes nach Fig. 3 ist dann erforderlich:
Nach dem Neutralgetriebesignal wird zunächst die langsame Bereichsgruppe GP-L synchronisiert.

Wenn aufgrund des kalten Getriebes die Schaltzeit größer ist, als die maximale programmierbare GP-Einschaltzeit, werden folgende Vorgänge gleichzeitig gestartet:

- Zurückschalten der Bereichsgruppenschaltung auf GP-(Neutral);
- Schaltung des Zielganges und
- Anlegen der Kupplung.

Nach dem Erhalt des Gangsignals stimmt der weitere Ablauf mit dem bereits beschriebenen überein.

Gegenüber der vorher beschriebenen Vorgehensweise ver längert sich hier bei kaltem Getriebe die Schaltdauer um die maximale Bereichsgruppeneinschaltdauer sowie um die erforderliche Zeit für die Schaltvorgänge.

Mit dem beschriebenen erfindungsgemäßen Schaltablauf ändert sich der übliche Schaltablauf, bei dem zunächst die Gruppe und dann der Gang geschaltet wird. Demzufolge ent fällt eine Zwangsblockierung der Gangschaltung während der Bereichsgruppenschaltung.

Claims

1. Verfahren zur Getriebehauptwellensynchronisierung für Schaltsystemgetriebe mit Bereichsgruppenschaltung, mit einer mit einem Software-Programm ausgestatteten program mierbaren Getriebeelektronik, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Gangvorwahl durch den Fahrer;
b) Überwachung der Motordrehzahl und Berechnung der er forderlichen Motoranschlußdrehzahl;
c) Prüfung der Zulässigkeit der berechneten Anschlußdreh zahl, wobei bei einer nicht zulässigen Drehzahl der Schaltvorgang nicht zugelassen wird und der nächstmög liche zulässige Gang angezeigt wird mit einer daraus resultierenden Wiederholung des Schrittes b) für die neue Gangvorwahl und bei einem zulässigen Schaltvor gang gleichzeitiges Öffnen der Kupplung, Schalten auf Neutral und Ausschaltung des alten Ganges;
d) Einleiten des Schaltvorgangs mit der Synchronisierung der langsamen Bereichsgruppe GP-L;
e) Vergleichen der Schaltzeit mit der maximalen, program mierten Bereichsgruppeneinschaltzeit, wobei bei einer Schaltzeit die größer ist als die Bereichsgruppenein schaltzeit gleichzeitig die Bereichsgruppe auf Neutral zurückgeschaltet, der aktualisierte Zielgang geschal tet und die Kupplung angelegt wird;
f) Gasstoß mit Motorführung und Einregelung der Synchron drehzahl;
g) Schalten in die langsame Bereichsgruppe GP-L unter Beibehaltung der Synchrondrehzahl und
h) Schließen der Kupplung.

2. Verfahren zur Getriebehauptwellensynchronisierung für Schaltsystemgetriebe mit Bereichsgruppenschaltung, mit einer mit einem Software-Programm ausgestatteten program mierbaren Getriebeelektronik, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Gangvorwahl durch den Fahrer;
b) Überwachung der Motordrehzahl und Berechnung der er forderlichen Motoranschlußdrehzahl;
c) Prüfung der Zulässigkeit der berechneten Anschlußdreh zahl, wobei bei einer nicht zulässigen Drehzahl der Schaltvorgang nicht zugelassen wird und der nächstmög liche zulässige Gang angezeigt wird mit einer daraus resultierenden Wiederholung des Schrittes b) für die neue Gangvorwahl und bei einem zulässigen Schaltvor gang gleichzeitiges Öffnen der Kupplung, Schalten der Bereichsgruppenschaltung auf Neutral und Ausschaltung des alten Ganges;
d) Einleiten des Schaltvorgangs mit der Synchronisierung der langsamen Bereichsgruppe GP-L;
e) Vergleichen der Schaltzeit mit der maximalen program mierbaren Bereichsgruppeneinschaltzeit, wobei bei ei ner Schaltzeit die größer ist als die Bereichsgrup peneinschaltzeit gleichzeitig die Bereichsgruppe auf Neutral zurückgeschaltet, der aktualisierte Zielgang geschaltet und die Kupplung angelegt wird;
f) Gasstoß auf eine übersynchrone Drehzahl n_soll + Δn;
g) gleichzeitiges Öffnen der Kupplung, Motorrückregelung und Synchronisierung der langsamen Bereichsgruppe und
h) Einkuppelvorgang mit Gasbeaufschlagung.

3. Verfahren zur Getriebehauptwellensynchronisierung für Schaltsystemgetriebe mit Bereichsgruppenschaltung, mit einer mit einem Software-Programm ausgestatteten program mierbaren Getriebeelektronik, gekennzeichnet durch folgende Schritte, die bei Unterschreitung einer pro grammierbaren Mindesttemperatur ausgeführt werden:

a) Gangvorwahl durch den Fahrer;
b) Überwachung der Motordrehzahl und Berechnung der er forderlichen Motoranschlußdrehzahl;
c) Prüfung der Zulässigkeit der berechneten Anschlußdreh zahl, wobei bei einer nicht zulässigen Drehzahl der Schaltvorgang nicht zugelassen wird und der nächstmög liche zulässige Gang angezeigt wird mit einer daraus resultierenden Wiederholung des Schrittes b) für die neue Gangvorwahl und bei einem zulässigen Schaltvor gang gleichzeitiges Öffnen der Kupplung, Schalten der Bereichsgruppenschaltung auf Neutral und Ausschaltung des alten Ganges;
d) gleichzeitiges Schalten des Zielganges und Anlegen der Kupplung;
e) Gasstoß mit Motorführung und Einregelung der Synchron drehzahl;
f) Schalten in die langsame Bereichsgruppe GP-L unter Beibehaltung der Synchrondrehzahl und
g) Schließen der Kupplung.

4. Verfahren zur Getriebehauptwellensynchronisierung für Schaltsystemgetriebe mit Bereichsgruppenschaltung, ei ner mit einem Software-Programm ausgestatteten programmier baren Getriebeelektronik, gekennzeichnet durch folgende Schritte, die bei Unterschreitung einer pro grammierbaren Mindesttemperatur ausgeführt werden:

a) Gangvorwahl durch den Fahrer;
b) Überwachung der Motordrehzahl und Berechnung der er forderlichen Motoranschlußdrehzahl;
c) Prüfung der Zulässigkeit der berechneten Anschlußdreh zahl, wobei bei einer nicht zulässigen Drehzahl der Schaltvorgang nicht zugelassen wird und der nächstmög liche zulässige Gang angezeigt wird mit einer daraus resultierenden Wiederholung des Schrittes b) für die neue Gangvorwahl und bei einem zulässigen Schaltvor gang gleichzeitiges Öffnen der Kupplung, Schalten der Bereichsgruppenschaltung auf Neutral und Ausschaltung des alten Ganges;
d) gleichzeitiges Schalten des Zielganges und Anlegen der Kupplung;
e) Gasstoß auf eine übersynchrone Drehzahl n-soll + A n;
f) gleichzeitiges Öffnen der Kupplung, Motorrückregelung und Synchronisierung der langsamen Bereichsgruppe und
g) Einkuppelvorgang mit Gasbeaufschlagung.