DE19928510A1

DE19928510A1 - Steuersystem für das Rückschalten eines Automatgetriebes

Info

Publication number: DE19928510A1
Application number: DE1999128510
Authority: DE
Inventors: Adolf Bucher; Christian Popp; Klaus Steinhauser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2001-01-18
Anticipated expiration: 2019-06-23
Also published as: DE19928510B4

Abstract

Bei einem Steuersystem für das Rückschalten eines Automatgetriebes in einem Kraftfahrzeug während einer Ausrollphase des Kraftfahrzeugs wird durch eine elektronische Getriebesteuerung (EGS) aus einer gemessenen Getriebeabtriebsdrehzahl (n_ab) deren Drehzahlgradient bestimmt. Der Abtriebsdrehzahlgradient wird mit vorgegebenen Grenzkennlinien (8, 9, 10, 11, 12) verglichen, wobei zwischen den Grenzkennlinien (8, 9, 10, 11, 12) Gradientenbereiche (13, 14, 15, 16) gebildet werden. In der elektronischen Getriebesteuerung (EGS) ist jedem der Gradientenbereiche (13, 14, 15, 16) ein bestimmter Schaltablauf zugeordnet. Während der Ausrollphase des Kraftfahrzeugs werden nun in Abhängigkeit der ermittelten aktuellen Gradientenbereiche (13, 14, 15, 16) die Schaltabläufe derart realisiert, daß ein für eine Wiederbeschleunigung des Kraftfahrzeugs aus verlangsamter Fahrt oder aus dem Stillstand geeigneter Gang vorliegt. Somit können Schaltungen über eine oder mehrere Gangstufen erfolgen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für das Rück schalten eines Automatgetriebes nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Automatgetriebe sind allgemein bekannt, insbesondere in ihrem typischen Einsatzbereich der Drehzahlanpassung in Kraftfahrzeugen. Speziell beim starken Abbremsen eines Kraftfahrzeuges weisen Automatgetriebe jedoch gelegentlich problematische Eigenschaften auf. So wird durch die stan dardmäßige Ansteuerung eines Automatgetriebes beim Verzö gern des Kraftfahrzeuges die Drehzahl durch Rückschaltungen entsprechend angepaßt. Das Ausführen der Rückschaltungen, angefangen vom Einleiten der Schaltung bis zur Beendigung der Schaltung, nimmt dabei eine gewisse Zeit in Anspruch. Das Zurückschalten erfolgt z. B. bei einem Automatgetriebe mit sechs Gängen in der Reihenfolge 6-5-4-3-2-1. Beim Ab bremsen aus einem höheren Gang erfolgt der Befehl zum Aus führen einer weiteren Rückschaltung daher zumeist in der noch laufenden Rückschaltung.

Je nach der von dem Kraftfahrzeug erreichten Verzöge rung und durch den Fahrer des Kraftfahrzeuges gewünschten Verzögerungszeit kann es nun vorkommen, daß ein Zurück schalten z. B. von dem sechsten Gang in den ersten Gang in der erforderlichen Zeit nicht möglich ist. Es kann also vorkommen, daß das Kraftfahrzeug beim Erreichen des Still standes noch in einem Schaltvorgang verbleibt und daß das Kraftfahrzeug nun z. B. in einer laufenden Rückschaltung vom dritten in den zweiten Gang zum Stillstand kommt. Prinzipi ell kann während des Stillstands des Kraftfahrzeuges zwar in den ersten Gang weitergeschaltet werden, ohne daß der Bediener des Kraftfahrzeugs dies merkt, sollte der Kraft fahrer jedoch sofort nach dem Abbremsen des Kraftfahrzeugs wieder anfahren wollen, können Probleme auftreten. Bei ei nem sofortigen erneuten Anfahren des Kraftfahrzeuges aus dem Stillstand oder aus verlangsamter Fahrt muß nämlich erst aus dem zu diesem Zeitpunkt geschalteten Gang in den für das Wiederbeschleunigen geeigneten Gang geschaltet wer den. Dies führt zu Schaltverzögerungen, also zu einer re duzierten Spontanität, und damit zu einem reduzierten Schaltkomfort des Automatgetriebes.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Steuersy stem zu schaffen, bei welchem das Automatgetriebe in der Lage ist, auf die durch die Verzögerung erzeugte Drehzahl reduzierung in der Art zu reagieren, daß in dem Automatge triebe bei einer Wiederbeschleunigung des Fahrzeugs der dazu geeignete Gang geschaltet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Das Steuersystem zum Betreiben des Automatgetriebes ist in besonders vorteilhafter Weise in der Lage, mit einer elektronischen Getriebesteuerung (EGS) eine Bestimmung des Drehzahl-Gradienten durchzuführen und so die Verzögerung bzw. die bis zum Stillstand des Fahrzeuges verbleibende Zeit vorauszuberechnen. Insbesondere in Verbindung mit An ti-Blockier-Systemen, kann über die Abtriebsdrehzahl die Verzögerung des Fahrzeuges ausreichend genau berechnet wer den. Je nach verbleibender Zeit wählt die elektronische Getriebesteuerung (EGS) eine Rückschaltvariante, welche in der Lage ist, in der verbleibenden Zeit bis zu einem zum Wiederanfahren mit den Kraftfahrzeug geeigneten Gang zu rückzuschalten. Das System ist dabei natürlich so ausge legt, daß auch bei einer Wiederbeschleunigung des bereits verlangsamten aber noch rollenden Fahrzeugs ein geeigneter Gang geschaltet ist.

Dies ermöglicht mehrere große Vorteile für den Betrei ber des Kraftfahrzeuges. In erster Linie wird erreicht, daß beim Wiederbeschleunigen bereits der dafür erforderliche Gang eingelegt ist und daß es nicht erst zu Schaltvorgängen im Getriebe kommen muß, bis ein gewünschtes Beschleunigen ermöglicht werden kann. Dies bringt dem Betreiber des Kraftfahrzeuges mit dem erfindungsgemäßen Automatgetriebe große Vorteile im Bereich des Fahr- bzw. Schaltkomforts und der Spontanität beim Wiederbeschleunigen.

Ein weiterer Vorteil liegt im Motor-Bremsverhalten während des Abbremsen des Fahrzeuges. Durch das schnellere Zurückschalten und das Überspringen nicht erforderlicher Gangstufen wird erreicht, daß der Motor bzw. die Kraftma schine über das Getriebe ein entsprechendes Bremsmoment auf das Fahrzeug weitergeben kann, so daß durch den Motor Teile der durch die Bewegung erzeugten Energie aufgenommen werden können. Dies kann sich in einer längeren Lebensdauer der an der Geschwindigkeitsverringerung des Fahrzeugs beteiligten Komponenten niederschlagen.

Darüber hinaus wird durch die vorteilhafte Anpassung der Ausrollschaltung an die entsprechende Fahrsituation neben dem verbesserten Schaltkomfort eine kürzere Schalt zeit und damit auch eine höhere Spontanität des Automatge triebes erreicht, welche dem Betreiber des Kraftfahrzeugs ein direkteres, schnelleres Ansprechen auf Beschleuni gungsänderungen und einen höheren Fahrkomfort liefert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfol gend anhand der Zeichnungen prinzipmäßig beschriebenen Aus führungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm mit drei verschiedenen Fällen von Abtriebsdrehzahlgradienten;

Fig. 2 einen Schaltablauf der Kupplungen in einem 6-Gang-Automatgetriebe anhand eines Betäti gungsdruck-Zeit-Diagramms bei einem unge bremsten Ausrollen eines Kraftfahrzeuges;

Fig. 3 einen Schaltablauf der Kupplungen in einem 6-Gang-Automatgetriebe anhand eines Betäti gungsdruck-Zeit-Diagramms bei einem leicht gebremsten Ausrollen des Kraftfahrzeuges und

Fig. 4 einen Schaltablauf der Kupplungen in einem 6-Gang-Automatgetriebe anhand eines Betäti gungsdruck-Zeit-Diagramms bei einem stark gebremsten Ausrollen des Kraftfahrzeuges.

In Fig. 1 ist ein Diagramm dargestellt, in welchem mehrere Abtriebsdrehzahlgradienten 4, 5 und 6 als ausgezo gene dicke Linien erkennbar sind. Die Drehzahlgradienten 4, 5 und 6 werden von der elektronischen Getriebesteuerung aus der Abtriebsdrehzahl errechnet, entsprechend der Bremsin tensität des Fahrzeugs. In einem unteren Drehzahlniveau 1 ist die Getriebeabtriebsdrehzahl n_ab = 0, d. h. das Fahr zeug ist im Stillstand. Mit 2 ist ein nächsthöheres Niveau einer Drehzahlschwelle bezeichnet, mit 3 ein Niveau einer Leerlaufdrehzahl einer antreibenden Brennkraftmaschine.

Mit 7 ist ein Entscheidungspunkt bezeichnet, in dem der dann folgende Rückschaltablauf festgelegt wird. Der im Entscheidungspunkt 7 ermittelte Drehzahlgradient, z. B. 4 oder 5 oder 6, wird mit definierten, strichpunktiert dar gestellten Gradientengrenzkennlinien 8, 9, 10 und 11 ver glichen. Dieser Vergleich liefert einen Gradientenbe reich 13, 14, 15 oder 16, in dem sich das Getriebe aktuell befindet. Abhängig von dem jeweiligen Gradientenbereich 13, 14, 15 oder 16 löst die elektronische Getriebesteuerung nun den zugeordneten Schaltablauf für das Rückschalten aus.

Der erforderliche Schaltablauf wird dabei in vorteil hafter Weise so gestaltet, daß beim Schaltungsende einer Rückschaltung die Synchrondrehzahl des neuen eingelegten Gangs immer über oder mindestens gleich der Leerlaufdreh zahl 3 zu liegen kommt. Technisch bedeutet dies, daß späte stens an der Schwellendrehzahl 2 der entspechende Schaltab lauf ausgelöst werden muß, damit die Synchrondrehzahl des neuen eingelegten Gangs über der Leerlaufdrehzahl 3 liegt, und daß beim Erreichen des Stillstands eine zum Wiederan fahren geeignete Übersetzung in Automatgetriebe vorliegt. Außerdem muß auch im Falle eines Wiederbeschleunigens des bereits verlangsamten aber noch rollenden Fahrzeugs gewähr leistet sein, daß ein dafür geeigneter Gang geschaltet ist.

Die einzelnen Schaltabläufe werden über die Ansteue rung der elektrisch-hydraulisch betätigten Kupplungen rea lisiert werden. Für die drei dargestellten Fälle an Ab triebsdrehzahlgradienten 4, 5, 6 würde dies konkret bedeu ten, daß die Kupplungen bzw. deren Betätigungsdrücke p_K 17, 18, 19, 20 für die entsprechenden Gangstufen gemäß den nachfolgend dargestellten Figuren geschaltet werden.

In Fig. 2 ist der Fall eines annähernd ungebremsten Ausrollens des Kraftfahrzeuges dargestellt, wobei sich hier die Betätigungsdrücke 17, 18, 19, 20 der den Gangstufen entsprechenden Kupplungen wie beim bisherigen Stand der Technik verhalten. Die zeitlichen Verläufe der Betätigungs drücke 17, 18, 19, 20 werden dabei von der elektronischen Getriebesteuerung gesteuert bzw. geregelt und durch bekann te elektrisch-mechanische Elemente, wie z. B. Ventile und Kolben in einem Hydraulikkreislauf, erzeugt.

Der in Fig. 2 dargestellte Fall der ungebremsten Aus rollschaltung korrespondiert zu dem in Fig. 1 dargestellten Drehzahlgradienten 4, welcher zwischen den Grenzkennlinien 8, 9 des Abtriebsdrehzahlgradienten und damit im Gradien tenbereich 13 liegt. In diesem Gradientenbereich 13 sieht der Steuerungsablauf nun Rückschaltungen nacheinander in einzelnen Gangstufen vor, es wird also kein Gang übersprun gen. Dabei zeigt die durchgezogene Linie den Betätigungs druck 17 einer ersten Kupplung, die gestrichelte Linie den Betätigungsdruck 18 einer zweiten Kupplung, die punktierte Linie den Betätigungsdruck 19 einer dritten Kupplung und die strichpunktierte Linie den Betätigungsdruck 20 einer vierten Kupplung. In Fig. 2 ist erkennbar, daß die erste Kupplung abgeschaltet wird, indem ihr Betätigungsdruck 17 reduziert wird, während gleichzeitig der Betätigungsdruck 18 der zweiten Kupplung erhöht und die Kupplung damit zuge schaltet wird. Eine Druckerhöhung 21 während einer Schnell füllzeit der jeweils zuschaltenden Kupplung ist erkennbar, wobei die zuschaltende Kupplung durch diese Druckerhö hung 21 betriebsbereit gemacht wird, aber noch nicht in den Eingriff geht. Anschließend erfolgen die Schaltvorgänge der einzelnen Kupplungen, wobei die Betätigungsdrücke 17, 18, 19, 20 von der elektronischen Getriebesteuerung gesteuert bzw. geregelt werden. Das dargestellt Beispiel geht von einem Ausgangszustand sechster Gang aus. Während der ersten Rückschaltung von dem sechsten in den fünften Gang (VI-V), wobei der Betätigungsdruck 17 der ersten Kupplung absinkt, während der Betätigungsdruck 18 der zweiten Kupplung an steigt, bleibt der Betätigungsdruck 20 der vierten Kupplung durchgehend auf einem hohen Niveau, d. h. die Kupplung be findet sich dauernd kraftschlüssig im Eingriff. Auch beim nächsten Gangsprung vom fünften in den vierten Gang (V-IV) bleibt der Betätigungsdruck 20 der vierten Kupplung auf seinem hohen Niveau und die Kupplung damit durchgehend im Eingriff. Der Gangwechsel vom fünften in den vierten Gang (V-IV) erfolgt hier durch eine Rückschaltung zwischen der zweiten und der dritten Kupplung. Dazu wird der Betäti gungsdruck 18 der zweiten Kupplung abgesenkt, während zeit gleich der Betätigungsdruck 19 der dritten Kupplung erhöht wird. Die weiteren Gangwechsel erfolgen analog, wobei je weils verschiedene Kupplungen im Eingriff sind.

In Fig. 3 ist der Fall einer mittelstark gebremsten Ausrollschaltung dargestellt, welcher durch den Ab triebsdrehzahlgradienten 5 in Fig. 1 beschrieben wird. Die ser Drehzahlgradient 5 liegt zwischen den Gradientengrenz kennlinien 10 und 11, und damit im Gradientenbereich 14. Diesem Gradientenbereich 14 ist in der elektronischen Ge triebesteuerung ein Steuerungsablauf zugeordnet, bei dem während des Rückschaltvorgangs Schaltsprünge um jeweils zwei Gangstufen stattfinden. In Fig. 3 sind nun die Betäti gungsdrücke 17, 19, 20 der an einer derartigen Rückschal tung beteiligten ersten, dritten und vierten Kupplung dar gestellt, wieder ausgehend von einem Ausgangszustand sech ster Gang. Die Betätigungsdrücke 17, 19, 20 werden dabei von der elektronischen Getriebesteuerung EGS beeinflußt und schalten die Kupplungen analog den in Fig. 2 beschriebenen Verfahren. Der Betätigungsdruck 18, der für die Ansteuerung des fünften und des dritten Ganges erforderlich wäre, wird von der elektronischen Getriebesteuerung auf Minimaldruck gehalten.

In Fig. 4 ist eine stark abgebremste Ausrollschaltung erkennbar, korrespondierend zu dem Abtriebsdrehzahl gradienten 6 mit der zugeordneten Gradientenbereich 16 in Fig. 1. Hier erfolgt eine Rückschaltung um jeweils vier Gangstufen auf einmal. Die dabei im Eingriff befindlichen Kupplungen werden im Diagramm analog den vorhergehenden Darstellungen durch ihre Betätigungsdrücke 17, 18, 19, 20 verdeutlicht.

Selbstverständlich sind neben den dargestellten Bei spielen auch weitere Schaltvorgänge mit beispielsweise drei (für den Gradientenbereich 15) oder fünf Gangstufen je Rückschaltsprung realisierbar. Außerdem ist es selbstver ständlich auch möglich, den jeweiligen Drehzahlgradienten während des Schaltvorgangs durch die elektronische Getrie besteuerung EGS erneut zu ermitteln und für das weitere Rückschalten den Schaltablauf zu verändern, also das weite re Rückschalten schneller (mehr Gangstufen auf einmal) oder langsamer (weniger Gangstufen auf einmal) durchzuführen. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise auf eine Änderung der Bremsintensität des Fahrzeugs während der laufenden Rück schaltungen reagiert werden.

Selbstverständlich ist es auch möglich, bei einer Rückschaltung über mehrere Gangstufen, mehrere Betätigungs drücke gleichzeitig anzusteuern, entsprechend der Kupp lungslogik des Automatgetriebes.

Außerdem ist es möglich, den Entscheidungspunkt 7 va riabel zu bestimmen bzw. zu beeinflussen, beispielsweise in Abhängigkeit vom Abbremsgradienten und der momentanen Ab triebsdrehzahl. Dem dann höheren Aufwand für Rechenprogramm und Applikation steht die größtmögliche Flexibilität für die Schaltablaufsteuerung positiv gegenüber.

Bezugszeichen

1

unteres Drehzahlniveau

2

Schwellendrehzahl

3

Leerlaufdrehzahl

4

Abtriebsdrehzahlgradient

5

Abtriebsdrehzahlgradient

6

Abtriebsdrehzahlgradient

7

Entscheidungspunkt

8

Gradientengrenzkennlinie

9

Gradientengrenzkennlinie

10

Gradientengrenzkennlinie

11

Gradientengrenzkennlinie

12

Gradientengrenzkennlinie

13

Gradientenbereich

14

Gradientenbereich

15

Gradientenbereich

16

Gradientenbereich

17

Betätigungsdruck Kupplung 1

18

Betätigungsdruck Kupplung 2

19

Betätigungsdruck Kupplung 3

20

Betätigungsdruck Kupplung 4

21

Druckerhöhung während Schnellfüllzeit
n_ab Getriebeabtriebsdrehzahl
EGS Elektronische Getriebesteuerung
p_K Betätigungsdrücke Kupplungen
t Zeit

Claims

1. Steuersystem für das Rückschalten eines Automatge triebes in einem Kraftfahrzeug während einer Ausrollphase des Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeich net, daß eine elektronische Getriebesteuerung (EGS) aus einer gemessenen Getriebeabtriebsdrehzahl (n_ab) deren Drehzahlgradient bestimmt und den Drehzahlgradient mit vor gegebenen Grenzkennlinien (8, 9, 10, 11, 12) vergleicht, wobei zwischen den Grenzkennlinien (8, 9, 10, 11, 12) Gradientenbereiche (13, 14, 15, 16) gebildet werden, wobei in der elektronischen Getriebesteuerung (EGS) jedem der Gradientenbereiche (13, 14, 15, 16) ein bestimmter Schalt ablauf zugeordnet ist, und wobei während der Ausrollphase des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit der ermittelten Gradien tenbereiche (13, 14, 15, 16) die Rückchaltabläufe derart realisiert werden, daß ein für eine Wiederbeschleunigung des Kraftfahrzeugs aus verlangsamter Fahrt oder aus dem Stillstand ein geeigneter Gang bzw. eine geeignete Getrie beübersetzung vorliegt.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß einer der vorgegebenen Schaltabläufe, die durch die elektronische Getriebesteue rung (EGS) den bestimmten Gradientenbereichen (13, 14, 15, 16) zugeordnet sind, ein gangweises Rückschalten des Auto matgetriebes vornimmt.

3. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß einer der vorgegebenen Schaltabläufe, die durch die elektronische Getriebesteue rung (EGS) den bestimmten Gradientenbereichen (13, 14, 15, 16) zugeordnet sind, ein Rückschalten um jeweils zwei Gang stufen vornimmt.

4. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß einer der vorgegebenen Schaltabläufe, die durch die elektronische Getriebesteue rung (EGS) den bestimmten Gradientenbereichen (13, 14, 15, 16) zugeordnet sind, ein Rückschalten um jeweils drei Gang stufen vornimmt.

5. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß einer der vorgegebenen Schaltabläufe, die durch die elektronische Getriebesteue rung (EGS) den bestimmten Gradientenbereichen (13, 14, 15, 16) zugeordnet sind, ein Rückschalten um jeweils vier Gang stufen vornimmt.

6. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß einer der vorgegebenen Schaltabläufe, die durch die elektronische Getriebesteue rung (EGS) den bestimmten Gradientenbereichen (13, 14, 15, 16) zugeordnet sind, ein Rückschalten um jeweils fünf oder mehr Gangstufen vornimmt.

7. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß der Dreh zahlgradient während der Ausrollphase des Kraftfahrzeugs durch die elektronische Getriebesteuerung (EGS) mehrfach ermittelt wird, und daß in Abhängigkeit des Drehzahlgra dienten zwischen den einzelnen Schaltabläufen gewechselt wird.

8. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß der Rück schaltablauf in Abhängigkeit eines Abtriebsdrehzahlgradien ten oder eines Fahrzeugverzögerungsgradienten und der mo mentanen Abtriebsdrehzahl oder der momentanen Fahrzeugge schwindigkeit gewählt wird.

9. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß der Rück schaltablauf über einen oder mehrere Gänge abhängig von einer Fahrertyperkennung oder einer Fahraktivität erfolgt.

10. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rück schaltablauf über einen oder mehrere Gänge abhängig von einem manuellen Eingriff durch den Fahrer über einen Wähl hebel, eine Schalteinrichtung oder einen Schalter zur Schaltprogrammwahl erfolgt.