DE19939334A1 - Method for shifting double-clutch gearbox without tractive force interruption has two lay shafts connected to output shaft through shiftable gear stages and associated with friction clutch for connection to drive motor - Google Patents
Method for shifting double-clutch gearbox without tractive force interruption has two lay shafts connected to output shaft through shiftable gear stages and associated with friction clutch for connection to drive motorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten eines Doppelkupplungsgetriebes und ein Doppelkupplungsgetriebe gemäß den Patentansprüchen.The invention relates to a method for switching a Dual clutch transmission and a dual clutch transmission according to the patent claims.
Ein Verfahren zum Schalten eines Doppelkupplungsgetriebes und ein Doppelkupplungsgetriebe dieser Art sind aus der DE 196 31 983 C1 bekannt. Das Doppelkupplungsgetriebe hat zwei Vorgelegewellen und eine Abtriebswelle. Jeder Vorgelegewelle ist eine Reibkupplung zugeordnet. Im Ausgangszustand vor einem Gangwechsel überträgt eine der beiden Kupplungen im Haftzustand ein Motormoment und die andere Kupplung ist geöffnet. Die Vorgelegewelle der anderen Kupplung kann auf synchrone Drehzahl mit einem Schaltelement gebracht werden, wonach dann ein neuer Gang eingelegt werden kann. Bei einem Gangwechsel wird die eine Kupplung durch einen Schlupfregler soweit geregelt geöffnet, daß sie bei einer Solldrehzahl ihrer motorseitigen Hälfte an der Gleitgrenze arbeitet, die andere Kupplung wird gesteuert geschlossen, bis die eine, durch den Schlupfregler an der Gleitgrenze betriebene Kupplung kein Moment mehr überträgt. Dann wird die eine Kupplung voll geöffnet, so daß nur noch die andere Kupplung die Motorleistung überträgt. Danach wird der alte Gang momentfrei herausgenommen.A method for shifting a dual clutch transmission and a double clutch transmission of this type are known from DE 196 31 983 C1 known. The dual clutch transmission has two Countershafts and an output shaft. Any countershaft a friction clutch is assigned. In the initial state before one Gear change transmits one of the two clutches in the locked state an engine torque and the other clutch is open. The The countershaft of the other clutch can be set to synchronous speed brought with a switching element, then a new one Gear can be engaged. When changing gears, one Coupling opened by a slip regulator as far as regulated, that they at a target speed of their engine half the sliding limit works, the other clutch is controlled closed until one, by the slip regulator on the Clutch operated clutch no longer transmits a moment. Then the clutch is fully opened, so that only the other clutch transmits the engine power. After that the old gear removed without a moment.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, negative Einwirkungen der Schaltvorgänge auf die Längsdynamik des Fahrzeuges zu vermeiden. The object of the invention is to be achieved, negative Effects of switching operations on the longitudinal dynamics of the Avoid vehicle.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche durch geregelten Eingriff auf die Motorsteuerung gelöst.This object is achieved according to the invention characterizing features of the claims by regulated Intervention on the engine control solved.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.Advantageous developments of the invention are in the Subclaims included.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:The invention will now be described with reference to the drawings using preferred embodiments as examples described. The drawings show:
Fig. 1 schematisch ein Doppelkupplungsgetriebe mit einer Steuer- und Regeleinrichtung nach der Erfindung, Fig. 1 shows schematically a dual clutch transmission having a control and regulating device according to the invention,
Fig. 2 ein Zeitdiagramm der Drehmomente und Drehzahlverläufe des Doppelkupplungsgetriebes während des Hochschaltens im Zugbetrieb, im folgenden Zughochschaltung genannt, von einem niedrigeren Gang in einen höheren Gang, Fig. 2 is a timing diagram of torques and speed characteristics of the dual clutch transmission during the upshift in traction, hereinafter called traction upshift from a lower gear to a higher gear,
Fig. 3 ein Zeitdiagramm des Getriebeabtriebsmomentes während des Zughochschaltens gemäß Fig. 2, Fig. 3 is a timing diagram of transmission output torque during the Zughochschaltens according to Fig. 2,
Fig. 4 ein Zeitdiagramm der Drehmomente und Drehzahlverläufe während einer Rückschaltung im Schubbetrieb, im folgenden Schubrückschaltung genannt, von einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang, Fig. 4 is a timing diagram of torques and rotational speed curves during a downshift in the coasting mode, hereinafter called push downshift from a higher gear to a lower gear,
Fig. 5 ein Zeitdiagramm des Getriebeabtriebsdreh momentes während der Schubrückschaltung gemäß Fig. 4, Fig. 5 is a timing diagram of the transmission output rotational torque during the push downshift of Fig. 4,
Fig. 6 ein Zeitdiagramm der Drehmomente und Drehzahlverläufe während der Zugrückschaltung, d. h. einer Rückschaltung von einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang bei Zugbetrieb, Fig. 6 is a timing diagram of torques and rotational speed profiles during the pulling downshift, ie a downshift from a higher gear to a lower gear in the traction mode,
Fig. 7 ein Zeitdiagramm des Getriebeabtriebsmomentes während der Zugrückschaltung gemäß Fig. 6, Fig. 7 is a timing diagram of transmission output torque during the traction downshift as shown in FIG. 6,
Fig. 8 ein Zeitdiagramm der Drehmomente und Drehzahlverläufe während einer Schubhochschaltung, d. h. einer Hochschaltung während Schubbetrieb, von einem niedrigeren Gang in einen höheren Gang, Fig. 8 is a timing diagram of torques and rotational speed profiles during an overrun upshift, ie an upshift, during coasting operation, from a lower gear to a higher gear,
Fig. 9 ein Zeitdiagramm des Getriebeabtriebsmomentes während der Schubhochschaltung gemäß Fig. 8. Fig. 9 is a timing diagram of transmission output torque during the overrun upshift in FIG. 8.
Doppelkupplungsgetriebe sind lastschaltbare Schaltgetriebe. Dies bedeutet, daß sie ohne Unterbrechung der Zugkraft schaltbar sind. Dabei kommt der Steuerung und der Regelung der beiden Kupplungen K1 und K2 zentrale Bedeutung zu, da während des Überganges von einem Quellgang in einen Zielgang beide Kupplungen gleichzeitig im Eingriff sind. Hier bedeuten "Quellgang" der ursprünglich eingelegte Gang und "Zielgang" der danach einzulegende Gang. Durch die Kupplungsüberschneidung, d. h. gleichzeitige Drehmomentübertragung durch beide Kupplungen während der Gangwechsel, vereinigt das Doppelkupplungsgetriebe die bekannten Vorteile eines Schaltgetriebes, d. h. hoher Wirkungsgrad und einfacher Aufbau, mit den Vorteilen eines Automatgetriebes, d. h. keine Zugkraftunterbrechung bei den Schaltvorgängen.Dual clutch transmissions are powershift transmissions. This means that they are without interruption in traction are switchable. Here comes the control and regulation of the two clutches K1 and K2 are of central importance because during the transition from a source aisle to a target aisle both Couplings are engaged at the same time. Mean here The "original gear" is the "original gear" and the "target gear" is the gear to be engaged afterwards. Due to the clutch overlap, d. H. simultaneous torque transmission through both clutches during the gear change, the dual clutch transmission unites the known advantages of a manual transmission, d. H. higher Efficiency and simple structure, with the advantages of one Automatic transmission, d. H. no interruption of traction at the Switching operations.
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Doppelkupplungsgetriebes. Das Antriebsmoment eines Kraftfahrzeug-Antriebsmotors 12 wird über eine Antriebswelle 14 und zwei konstante Zahnradstufen 16 und 18 auf die beiden Kupplungen K1 und K2 übertragen. Die Ausgänge der beiden Kupplungen K1 und K2 sind mit je einer Vorgelegewelle V1 bzw. V2 verbunden. Hierbei sind der ersten Vorgelegewelle V1 beispielsweise die ungeraden Gänge 1, 3 und 5 und der zweiten Vorgelegewelle V2 beispielsweise die geraden Gänge 2, 4 und 6 zugeordnet. Selbstverständlich ist auch eine andere Anzahl von Gängen und eine andere Zuordnung möglich. Während der Konstantfahrt des Kraftfahrzeuges wird das Antriebsmoment des Antriebsmotors 12 nur über eine der beiden Kupplungen K1 oder K2 und über eines von sechs Schaltelementen S1, S2, S3, S4, S5 und S6 zu einer Abtriebswelle 20 übertragen. Fig. 1 shows schematically the structure of a double clutch transmission. The drive torque of a motor vehicle drive motor 12 is transmitted to the two clutches K1 and K2 via a drive shaft 14 and two constant gear stages 16 and 18 . The outputs of the two clutches K1 and K2 are each connected to a countershaft V1 or V2. Here, the first countershaft V1, for example, the odd gears 1, 3 and 5 and the second countershaft V2, for example, the even gears 2, 4 and 6 are assigned. Of course, a different number of gears and a different assignment is also possible. During the constant travel of the motor vehicle, the drive torque of the drive motor 12 is transmitted to an output shaft 20 only via one of the two clutches K1 or K2 and via one of six shift elements S1, S2, S3, S4, S5 and S6.
Jedem Gang ist eines der Schaltelemente S1 bis S6 zugeordnet. Ferner enthält jeder Gang eine Getriebestufe bestehend aus mindestens zwei Zahnrädern, von welchen eines auf seiner Welle drehfest angeordnet (Festrad) und das andere auf seiner Welle frei drehbar (Losrad) ist, wobei das Losrad mit seiner Welle durch das betreffende Schaltelement drehfest verbindbar ist. Die Schaltelemente S1 bis S6 sind auf ihrer Welle drehtest, jedoch axial verschiebbar angeordnet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die Schaltelemente S1, S3 und S5 der ungeraden Gänge 1, 3 und 5 und deren Losräder 31, 33 und 35 auf der ersten Vorgelegewelle V1; die Schaltelemente S2, S4 und S6 der geraden Gänge 2, 4 und 6 sowie deren Losräder 32, 34 und 36 auf der zweiten Vorgelegewelle V2; und die zugehörigen Festräder 21, 22, 23, 24, 25 und 26 auf der Abtriebswelle 20 angeordnet. Bei einem, mehreren oder allen Gängen kann jedoch die Anordnung auch derart vertauscht sein, daß das betreffende Festrad auf der Vorgelegewelle V1 oder V2 und das zugehörige Losrad mit seinem Schaltelement auf der Abtriebswelle 20 angeordnet ist bzw. sind. Die Vorgelegewellen V1 und V2 sind mit Abstand parallel zueinander und parallel zur Abtriebswelle 20 angeordnet, so daß auch die Kupplungen K1 und K2 parallel nebeneinander angeordnet sind. Gemäß anderer Ausführungsform, wie dies aus der DE 196 31 983 C1 bekannt ist, können die Vorgelegewellen V1 und V2 sowie ihre Kupplungen K1 und K2 axial hintereinander oder koaxial ineinander angeordnet sein. Die beiden Kupplungen K1 und K2 sind Reibkupplungen. Sie können auch durch andere Kupplungen oder Kupplungsanordnungen ersetzt werden, durch welche alternativ Drehmoment über die eine oder die andere oder beide Vorgelegewellen V1 und V2 gleichzeitig übertragbar ist. One of the shift elements S1 to S6 is assigned to each gear. Furthermore, each gear contains a gear stage consisting of at least two gearwheels, one of which is arranged on its shaft in a rotationally fixed manner (fixed gear) and the other is freely rotatable on its shaft (idler gear), the idler gear being rotatably connected to its shaft by the shifting element in question. The switching elements S1 to S6 are rotated on their shaft, but axially displaceable. In the embodiment according to FIG. 1, the shift elements S1, S3 and S5 of the odd gears 1, 3 and 5 and their idler gears 31 , 33 and 35 are on the first countershaft V1; the shift elements S2, S4 and S6 of the even gears 2, 4 and 6 and their idler gears 32 , 34 and 36 on the second countershaft V2; and the associated fixed wheels 21 , 22 , 23 , 24 , 25 and 26 arranged on the output shaft 20 . In one, several or all gears, however, the arrangement can also be interchanged such that the fixed gear in question is or are arranged on the countershaft V1 or V2 and the associated idler gear with its shifting element on the output shaft 20 . The countershafts V1 and V2 are spaced parallel to each other and parallel to the output shaft 20 , so that the clutches K1 and K2 are also arranged parallel to each other. According to another embodiment, as is known from DE 196 31 983 C1, the countershafts V1 and V2 and their clutches K1 and K2 can be arranged axially one behind the other or coaxially one inside the other. The two clutches K1 and K2 are friction clutches. They can also be replaced by other clutches or clutch arrangements, by means of which torque can alternatively be transmitted simultaneously via one or the other or both countershafts V1 and V2.
Das Doppelkupplungsgetriebe kann für halbautomatischen oder für vollautomatischen Betrieb ausgebildet sein. Beim halbautomatischen Betrieb löst der Fahrer durch Betätigen eines Schaltelementes, z. B. eines Up-Down-Tippschalters aktiv einen Gangwechsel aus, während im vollautomatischen Betrieb eine übergeordnete elektronische Steuer- und Regeleinrichtung 50 den Gangwechsel auslöst. In beiden Fällen werden die Schaltelemente S1 bis S6 und die beiden Kupplungen K1 und K2 durch Aktuatoren betätigt. Die Aktuatoren sind dabei die Stellglieder der übergeordneten Steuerungen und Regelungen der Steuer- und Regeleinrichtung 50.The double clutch transmission can be designed for semi-automatic or fully automatic operation. In semi-automatic operation, the driver triggers by actuating a switching element, e.g. B. an up-down tip switch actively a gear change, while in the fully automatic mode a higher-level electronic control and regulating device 50 triggers the gear change. In both cases, the switching elements S1 to S6 and the two clutches K1 and K2 are actuated by actuators. The actuators are the actuators of the higher-level controls and regulations of the control and regulating device 50 .
Die nachfolgend beschriebene Schaltstrategie bezieht sich insbesondere auf einen halbautomatischen Betrieb, betrifft jedoch in gleicher Weise auch den vollautomatischen Betrieb. Die Erfindung betrifft insbesondere die Steuerung und Regelung der sich zeitlich überschneidenden Funktionen der beiden Kupplungen K1 und K2 für beide Betriebsmodi.The switching strategy described below applies especially concerns a semi-automatic operation but also fully automatic operation in the same way. The invention relates in particular to control and regulation the overlapping functions of the two Couplings K1 and K2 for both operating modes.
Bei den bekannten Verfahren wird die zeitliche Überschneidung der Drehmomentübertragung der beiden Kupplungen K1 und K2 rein gesteuert ausgeführt oder es wird entsprechend der DE 196 31 983 C1 eine der beiden Kupplungen durch einen Schlupfregler geregelt, während die andere Kupplung gesteuert wird. Die nachfolgend beschriebene Erfindung ist durch eine besondere Schlupfregelung der Kupplungen K1 und K2 für ihre sich überschneidenden Funktionen gekennzeichnet. Durch die Schlupfregelung nach der Erfindung wird ein Schalt-Ruck während der Überschneidung des Schlupfbetriebes von beiden Kupplungen K1 und K2 vermieden. Außerdem kann der gesamte Übergang der Drehmomentübertragung von der einen auf die andere der beiden Kupplungen K1 und K2a priori eingestellt werden, d. h. vorab in der Steuer- und Regeleinrichtung 50 festgelegt werden. Dies ist bei einer reinen Steuerung nicht möglich.In the known methods, the temporal overlap of the torque transmission of the two clutches K1 and K2 is carried out in a purely controlled manner or, in accordance with DE 196 31 983 C1, one of the two clutches is regulated by a slip controller while the other clutch is controlled. The invention described below is characterized by a special slip control of the clutches K1 and K2 for their overlapping functions. The slip control according to the invention avoids a shift jerk during the overlapping of the slip operation of both clutches K1 and K2. In addition, the entire transition of the torque transmission from one to the other of the two clutches K1 and K2a can be set priori, that is to say can be defined in advance in the control and regulating device 50 . This is not possible with a pure control.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen mit Bezug auf den 1. Gang und den 2. Gang beschrieben, ist jedoch nicht darauf begrenzt. The invention is illustrated in the following examples with reference to 1st gear and 2nd gear described, however, is not limited to this.
Die Fig. 2 und 3 zeigen als Beispiel eine Zughochschaltung vom ersten Gang "1." in den zweiten Gang "2.". Vor dem Beginn der funktionellen Überschneidung der beiden Kupplungen K1 und K2 ist die Kupplung des Quellganges, hier die erste Kupplung K1, geschlossen, das Schaltelement S1 des ersten Ganges (Quellgang) stellt eine formschlüssige Verbindung von der ersten Vorgelegewelle V1 zur Abtriebswelle 20 her. Die Kupplung des Zielganges, hier die zweite Kupplung K2, ist geöffnet und das Schaltelement S2 des zweiten Ganges (Zielgang) verbindet die zweite Vorgelegewelle V2 über die Zahnradstufe 32, 22 des zweiten Ganges mit der Abtriebswelle 20. Der Antriebsmotor 12 erzeugt am Getriebeeingang, d. h. an der Antriebswelle 14 ein Antriebsmoment, welches näherungsweise proportional zur jeweiligen Stellung eines Fahrpedals (Gaspedals) ist. Die eigentliche Überschneidung der Kupplungen findet im wesentlichen in drei Schritten statt, wobei sich die einzelnen Schritte auch überlappen können. Figs. 2 and 3 show the example of a traction upshift from the first speed "1st" in the second gear "2nd". Before the functional overlap of the two clutches K1 and K2 begins, the clutch of the source gear, here the first clutch K1, is closed, the shift element S1 of the first gear (source gear) establishes a positive connection from the first countershaft V1 to the output shaft 20 . The clutch of the target gear, here the second clutch K2, is open and the shift element S2 of the second gear (target gear) connects the second countershaft V2 to the output shaft 20 via the gear stage 32 , 22 of the second gear. The drive motor 12 generates a drive torque at the transmission input, ie on the drive shaft 14 , which is approximately proportional to the respective position of an accelerator pedal (accelerator pedal). The actual overlap of the couplings essentially takes place in three steps, whereby the individual steps can also overlap.
Fig. 2 zeigt exemplarisch den Verlauf der Winkelgeschwindigkeit ωAM des Antriebsmotors 12, die Kupplungsdrehmomente TK1(t) und TK2(t) der ersten Kupplung K1 bzw. der zweiten Kupplung K2 sowie das verbrennungsmotorische Drehmoment TV(t) des Antriebsmotors 12 bei einer Zughochschaltung, d. h. bei einer Hochschaltung im Zugbetrieb (Motor zieht das Fahrzeug). Fig. 2 shows an example of the progression of the angular velocity ωAM of the drive motor 12, the clutch torques TK1 (t) and TK2 (t) of the first clutch K1 and the second clutch K2 and the IC engine torque TV (t) of the drive motor 12 at a traction upshift, ie with an upshift in train operation (engine pulls the vehicle).
Gemäß der Gleichung
According to the equation
setzt sich das Antriebsdrehmoment TAM(t), das der Antriebsmotor 12 an der Antriebswelle 14 des Getriebes abgibt, aus dem verbrennungsmotorischen Drehmoment TV(t), dem Schleppmoment TSCH(t) und der jeweiligen Änderung der rotatorischen Energie zusammen. In dieser Gleichung ist JAM das Trägheitsmoment des Antriebsmotors 12 einschließlich der mit ihm verbundenen Teile (Konstantstufen 14, 16, 18 und andere Teile). The drive torque TAM (t), which the drive motor 12 delivers to the drive shaft 14 of the transmission, is composed of the engine torque TV (t), the drag torque TSCH (t) and the respective change in the rotational energy. In this equation, JAM is the moment of inertia of the drive motor 12 including the parts connected to it (constant stages 14 , 16 , 18 and other parts).
Im ersten Schritt wird ab einem ersten Zeitpunkt t1 ein Schlupfregler der Steuer- und Regeleinrichtung 50 aktiviert, der mit Hilfe eines Actuators (Stellglied) AK1 die erste Kupplung K1 (Kupplung des Quellganges) so ansteuert, daß in dieser ersten Kupplung K1 eine Differenzdrehzahl von beispielsweise 0,5 U/s bis 2 U/s entsteht. Dadurch erhöht sich die Winkelgeschwindigkeit ωAM des Antriebsmotors zwischen den ersten beiden Zeitpunkten t1 und t2 um einen dieser Differenzdrehzahl entsprechenden Wert. Diese Differenzdrehzahl oder der ihr entsprechende Wert der Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit des Antriebsmotors bildet einen Sollwert für die Regelung durch den Schlupfregler. Im zweiten Schritt wird ab dem zweiten Zeitpunkt t2 die zweite Kupplung K2 (Kupplung des Zielganges) geschlossen und zunächst im Gleitzustand betrieben. Dazu wird der Schließdruck der zweiten Kupplung K2 durch ihren Actuator AK2 gesteuert linear erhöht. Hierbei bleibt der Schlupfregler der Steuer- und Regeleinrichtung 50 aus dem ersten Schritt aktiv, d. h. er regelt die Differenzdrehzahl der ersten Kupplung K1 und damit auch die Winkelgeschwindigkeit ωAM des Antriebsmotors 12 entsprechend dem genannten Sollwert. Da während des zweiten Schrittes zunehmend mehr Drehmoment durch die zweite Kupplung K2 übertragen wird, nimmt der Schlupfregler den Schließdruck der ersten Kupplung K1 immer weiter zurück, bis diese erste Kupplung K1 schließlich völlig geöffnet ist. Genau zu diesem dritten Zeitpunkt t3 wird das gesamte Antriebsdrehmoment TAM des Antriebsmotors über die zweite Kupplung K2 übertragen. Die Winkelgeschwindigkeit ωAM des Antriebsmotors 12 entspricht jedoch zu diesem dritten Zeitpunkt t3 näherungsweise noch immer dem Übersetzungsverhältnis des ersten Ganges. Im dritten Schritt ab dem dritten Zeitpunkt t3 muß nun die Motor- Winkelgeschwindigkeit ωAM herabgesetzt werden.In the first step, a slip controller of the control and regulating device 50 is activated from a first point in time t1, which controls the first clutch K1 (clutch of the source gear) with the aid of an actuator (actuator) AK1 so that a differential speed of, for example, in this first clutch K1 0.5 U / s to 2 U / s arises. As a result, the angular velocity ωAM of the drive motor increases between the first two times t1 and t2 by a value corresponding to this differential speed. This differential speed or the corresponding value of the increase in the angular speed of the drive motor forms a setpoint for the control by the slip controller. In the second step, the second clutch K2 (clutch of the target gear) is closed from the second point in time t2 and initially operated in the sliding state. For this purpose, the closing pressure of the second clutch K2 is increased linearly in a controlled manner by its actuator AK2. Here, the slip controller of the control and regulating device 50 remains active from the first step, ie it regulates the differential speed of the first clutch K1 and thus also the angular velocity ωAM of the drive motor 12 in accordance with the specified target value. Since more and more torque is transmitted through the second clutch K2 during the second step, the slip regulator continues to decrease the closing pressure of the first clutch K1 until this first clutch K1 is finally fully opened. At this third time t3, the entire drive torque TAM of the drive motor is transmitted via the second clutch K2. At this third time t3, however, the angular velocity ωAM of the drive motor 12 still approximately corresponds to the transmission ratio of the first gear. In the third step from the third point in time t3, the motor angular velocity ωAM must now be reduced.
In diesem dritten Schritt muß deshalb die Drehzahl ωAM(t) des Antriebsmotors 12 entsprechend den geänderten Getriebeübersetzungen (i1/i2) reduziert werden, bis die zweite Kupplung K2 vom Gleitzustand in den Haftzustand übergeht. Im Idealfall wird das Kupplungsmoment TK2 der zweiten Kupplung K2 ab dem dritten Zeitpunkt t3 konstant gehalten. Jetzt wird ein Drehzahlregler der Steuer- und Regeleinrichtung 50 aktiviert, der durch Eingriff in die Steuerelektronik der Steuer- und Regeleinrichtung 50, z. B. Steuerung einer Drosselklappe des Antriebsmotors, das verbrennungsmotorische Drehmoment TV so einstellt, daß die Winkelgeschwindigkeit ωAM(t) des Antriebsmotors 12 den gewünschten Zeitverlauf gemäß Fig. 2 annimmt.In this third step, the speed ωAM (t) of the drive motor 12 must therefore be reduced in accordance with the changed gear ratios (i1 / i2) until the second clutch K2 changes from the sliding state to the holding state. Ideally, the clutch torque TK2 of the second clutch K2 is kept constant from the third point in time t3. Now a speed controller of the control and regulating device 50 is activated, which by intervention in the control electronics of the control and regulating device 50 , for. B. Control of a throttle valve of the drive motor, the internal combustion engine torque TV so that the angular velocity ωAM (t) of the drive motor 12 assumes the desired time profile according to FIG. 2.
Gemäß Fig. 2 ist die erste Kupplung K1 vom ersten Zeitpunkt t1 bis zum dritten Zeitpunkt t3 im Gleitzustand, zuvor vollständig geschlossen im Haftzustand und danach vollständig geöffnet. Die zweite Kupplung K2 ist bis zum zweiten Zeitpunkt t2 vollständig geöffnet, vom zweiten Zeitpunkt bis zum dritten Zeitpunkt t3 sowie vom dritten Zeitpunkt t3 bis zum vierten Zeitpunkt t4 im Gleitzustand und danach im Haftzustand. Durch den Gleitzustand der ersten Kupplung K1 wird die Winkelgeschwindigkeit ωAM des Antriebsmotors 12 zwischen den ersten beiden Zeitpunkten t1 und t2 und zwischen dem zweiten und dem dritten Zeitpunkt t2 bzw. t3 auf dem genannten Sollwert gehalten. Durch den Gleitzustand der zweiten Kupplung K2 zwischen dem dritten und dem vierten Zeitpunkt t3 bzw. t4 wird die Winkelgeschwindigkeit ωAM des Antriebsmotors 12 entsprechend den geänderten Übersetzungsverhältnissen vom ersten Gang in den zweiten Gang (i1/i2) reduziert. Dadurch wird vermieden, daß während des Schaltvorganges ein Schalt-Ruck in Fahrzeuglängsrichtung entsteht.According to FIG. 2, the first clutch K1 is in the sliding state from the first point in time t1 to the third point in time t3, previously completely closed in the state of detention and then completely open. The second clutch K2 is fully open by the second point in time t2, from the second point in time to the third point in time t3 and from the third point in time t3 to the fourth point in time t4 in the sliding state and then in the state of detention. The sliding state of the first clutch K1 keeps the angular velocity ωAM of the drive motor 12 between the first two times t1 and t2 and between the second and third times t2 and t3 at the desired value. Due to the sliding state of the second clutch K2 between the third and fourth times t3 and t4, the angular velocity ωAM of the drive motor 12 is reduced in accordance with the changed gear ratios from the first gear to the second gear (i1 / i2). This prevents a shift jerk in the longitudinal direction of the vehicle from occurring during the shifting process.
Wenn durch Eingriffe in die Motorsteuerung der Steuer- und Regeleinrichtung 50 nicht der gewünschte Verlauf der Winkelgeschwindigkeit ωAM(t) eingestellt werden kann, weil die Motordrehzahl nach unten oder nach oben Grenzwerte erreicht hat, so kann die Steuer- und Regeleinrichtung 50 durch Eingriff in die Steuerung der beiden Kupplungen K1 und K2 das auf das Getriebe wirkende Antriebsdrehmoment TAM verändern und auf diese Weise den gewünschten Verlauf der Winkelgeschwindigkeit ωAM(t) des Antriebsmotors einstellen. Dies ist beispielsweise in den Fig. 8 und 9 für eine Schubhochschaltung dargestellt. Hier wird durch geregelten Kupplungs-Gleitbetrieb der Kupplung K1 oder K2 des Quellganges die Motordrehzahl reduziert, bevor die Kupplungsüberschneidung stattfindet. Bei einer Zugrückschaltung wird analog hierzu durch Kupplungs-Gleitbetrieb der Kupplung (K1 oder K2) des Quellganges die Motordrehzahl erhöht, bevor die Kupplungsüberschneidung stattfindet. Hierbei besteht die Gefahr, daß sich Kupplungseingriffe negativ auf die Längsdynamik des Fahrzeugs auswirken können.If the desired course of the angular velocity ωAM (t) cannot be set by intervening in the motor control of the control and regulating device 50 because the motor speed has reached limit values upwards or downwards, the control and regulating device 50 can intervene in the Control of the two clutches K1 and K2 change the drive torque TAM acting on the transmission and in this way set the desired profile of the angular velocity ωAM (t) of the drive motor. This is shown, for example, in FIGS . 8 and 9 for a thrust upshift. Here the engine speed is reduced by regulated clutch sliding operation of clutch K1 or K2 of the source gear before the clutch overlap takes place. In the case of a train downshift, the engine speed is increased by clutch-sliding operation of the clutch (K1 or K2) of the source gear before the clutch overlap takes place. There is a risk that clutch interventions can have a negative effect on the longitudinal dynamics of the vehicle.
In den Zeichnungen bedeuten "T" Drehmoment. TV ist das Antriebsdrehmoment bzw. im Falle eines Verbrennungsmotors das verbrennungsmotorische Drehmoment des Antriebsmotors 12. TK1 ist das von der ersten Kupplung K1 jeweils übertragene Drehmoment. TK2 ist das jeweils von der zweiten Kupplung K2 übertragene Drehmoment.In the drawings, "T" means torque. TV is the drive torque or, in the case of an internal combustion engine, the internal combustion engine torque of the drive motor 12 . TK1 is the torque transmitted by the first clutch K1. TK2 is the torque transmitted by the second clutch K2.
Fig. 3 zeigt idealisiert das Getriebeabtriebsmoment TAB an der Abtriebswelle 20 als Funktion der Zeit "t". Die Zeitpunkte t1, t2, t3 und t4 entsprechen denjenigen in Fig. 2. Wie bereits erwähnt wurde, wird während des zweiten Schrittes zwischen dem zweiten Zeitpunkt t2 und dem dritten Zeitpunkt t3 das Eingangsdrehmoment des Antriebsmotors 12 von der ersten Kupplung K1 auf die zweite Kupplung K2 verlagert. Damit reduziert sich das Getriebeabtriebsmoment TAB entsprechend den sich vom zweiten Gang zum ersten Gang verändernden Übersetzungsverhältnissen (i2/i1). Fig. 3 shows the idealized transmission output torque TAB on the output shaft 20 as a function of "t" time. The times t1, t2, t3 and t4 correspond to those in FIG. 2. As already mentioned, during the second step between the second time t2 and the third time t3, the input torque of the drive motor 12 is transferred from the first clutch K1 to the second clutch K2 relocated. This reduces the transmission output torque TAB in accordance with the gear ratios (i2 / i1) that change from second gear to first gear.
Schubrückschaltungen, d. h. Rückschaltungen bei Schubbetrieb, verlaufen analog den vorstehend beschriebenen Zughochschaltungen. Die Drehmomente nehmen negative Werte an und der Antriebsmotor 12 muß beschleunigt werden.Thrust downshifts, ie downshifts in overrun mode, are analogous to the pull upshifts described above. The torques take on negative values and the drive motor 12 must be accelerated.
Fig. 4 zeigt die Drehmomente und Drehzahlverläufe während der Schubrückschaltung. Im ersten Zeitintervall von t1 bis t2 wird der Drehzahlregler, welcher Bestandteil der Steuer- und Regeleinrichtung 50 ist, aktiviert. Danach findet im zweiten Zeitintervall von t2 bis t3 die Überschneidung statt, bei welcher beide Kupplungen K1 und K2 im Gleitzustand sind und dadurch Drehmoment übertragen. Hierbei wird mit Hilfe der ersten Kupplung K1, die als Stellglied für den Drehzahlregler dient, die Differenzdrehzahl weiterhin eingeregelt. Im dritten Zeitintervall von t3 bis t4 wird das verbrennungsmotorische Drehmoment ωAM des Antriebsmotors 12 erhöht, um den Antriebsmotor 12 aufzutouren. Im vierten Zeitpunkt t4 geht die erste Kupplung K1 vom Gleitzustand in den Haftzustand. Damit ist die Schalthandlung abgeschlossen. Fig. 4 shows the torques and speed profiles during the downshift downshift. In the first time interval from t1 to t2, the speed controller, which is part of the control and regulating device 50, is activated. The overlap then takes place in the second time interval from t2 to t3, in which both clutches K1 and K2 are in the sliding state and thereby transmit torque. Here, the differential speed is further adjusted with the help of the first clutch K1, which serves as an actuator for the speed controller. In the third time interval from t3 to t4, the engine torque ωAM of the drive motor 12 is increased in order to rev up the drive motor 12 . At the fourth time t4, the first clutch K1 changes from the sliding state to the holding state. The switching operation is now complete.
In Fig. 4 bedeuten wiederum ωAM die Winkelgeschwindigkeit des Antriebsmotors 12; TV das verbrennungsmotorische Drehmoment des Antriebsmotors 12; TK1 das Drehmoment der ersten Kupplung K1; und TK2 das Drehmoment der zweiten Kupplung K2.In Fig. 4 again ωAM mean the angular velocity of the drive motor 12 ; TV the internal combustion engine torque of the drive motor 12 ; TK1 the torque of the first clutch K1; and TK2 the torque of the second clutch K2.
Fig. 4 zeigt, daß durch Schlupfbetrieb der zweiten Kupplung K2 zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt t1 bzw. t2 der Schub des Fahrzeuges auf den Antriebsmotor 12 nachläßt und dadurch dessen Winkelgeschwindigkeit ωAM etwas abfällt auf einen Sollwert, der bis zum dritten Zeitpunkt t3 zur Regelung des Schließdruckes der zweiten Kupplung K2 dient, wobei der Schließdruck fortlaufend abnimmt, während im gleichen Zeitraum der Schließdruck der ersten Kupplung K1 zunehmend größer wird, bis sie im dritten Zeitpunkt t3 das volle Drehmoment übernimmt und in diesem Zeitpunkt dann die zweite Kupplung K2 momentenfrei völlig geöffnet wird. Im dritten Zeitintervall zwischen dem dritten Zeitpunkt t3 und dem vierten Zeitpunkt t4 ist die erste Kupplung K1, welche jetzt das volle Drehmoment überträgt, weiterhin im Gleitzustand, so daß in diesem Zeitraum die Winkelgeschwindigkeit ωAM des Antriebsmotors entsprechend dem neuen Übersetzungsverhältnis (i2/i1) erhöht werden kann durch den Schub des Fahrzeuges. Das verbrennungsmotorische Moment TV kann im Zeitintervall vom dritten zum vierten Zeitpunkt t3 bis t4 relativ zu den benachbarten Zeiträumen reduziert werden. Fig. 4 shows that the slip of the second clutch K2 between the first and the second time t1 or t2, the thrust of the vehicle on the drive motor 12 decreases and thereby its angular velocity ωAM drops somewhat to a setpoint, which by the third time t3 Control of the closing pressure of the second clutch K2 is used, the closing pressure continuously decreasing, while in the same period the closing pressure of the first clutch K1 becomes increasingly higher until it takes over the full torque in the third time t3 and then the second clutch K2 completely without torque at this time is opened. In the third time interval between the third point in time t3 and the fourth point in time t4, the first clutch K1, which now transmits the full torque, is still in the sliding state, so that the angular velocity ωAM of the drive motor increases in accordance with the new transmission ratio (i2 / i1) in this period can be caused by the thrust of the vehicle. The engine torque TV can be reduced in the time interval from the third to the fourth time t3 to t4 relative to the adjacent time periods.
Fig. 5 zeigt das Getriebeabtriebsmoment TAB an der Getriebe- Abtriebswelle 20 über den gleichen Zeitraum vom ersten Zeitpunkt t1 bis zum vierten Zeitpunkt t4 während der Schubrückschaltung. FIG. 5 shows the transmission output torque TAB on the transmission output shaft 20 over the same period from the first point in time t1 to the fourth point in time t4 during the overrun downshift.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Fig. 6 und 7 für eine Zugrückschaltung beschrieben, d. h. für eine Rückschaltung von einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang bei ununterbrochenem Zugbetrieb. Als Beispiel wird hier eine Zugrückschaltung vom zweiten Gang in den ersten Gang beschrieben. Die Zugrückschaltung kann ebenfalls in drei Schritten ablaufen, wobei auch hier die einzelnen Schritte überlappen können. In den Fig. 6 und 7 bedeuten wieder ωAM die Winkelgeschwindigkeit des Antriebsmotors 12; TV das verbrennungsmotorische Drehmoment des Antriebsmotors 12; TK1 das Drehmoment der ersten Kupplung K1; TK2 das Drehmoment der zweiten Kupplung K2; und TAB das Getriebeabtriebsmoment an der Abtriebswelle 20. Die vier Zeitpunkte t1, t2, t3 und t4 stimmen bei den einzelnen Figur zeitlich überein. Die Zugrückschaltung beginnt zum Zeitpunkt t1. Dabei wird der Schließdruck der zweiten Kupplung K2 so weit reduziert, daß diese ihre Schlupfgrenze erreicht. Durch automatischen Eingriff in die Steuerelektronik der Steuereinrichtung 50 wird der Antriebsmotor 12 drehzahlgeregelt beschleunigt entsprechend eines a priori vorgegebenen Drehzahlverlaufes, wie dies in Fig. 6 zwischen den ersten beiden Zeitpunkten t1 und t2 dargestellt ist. Dadurch geht die zweite Kupplung K2 vom Haftzustand in den Gleitzustand über. Während diesem ersten Schritt zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird das verbrennungsmotorische Drehmoment TV entsprechend Fig. 6 auf einem vorbestimmten Sollwert konstant gehalten.The invention is described below with reference to FIGS . 6 and 7 for a train downshift, ie for a downshift from a higher gear to a lower gear with uninterrupted train operation. A train downshift from second gear to first gear is described here as an example. The train downshift can also take place in three steps, whereby the individual steps can also overlap here. In Figs. 6 and 7 ωAM again represent the angular speed of the drive motor 12; TV the internal combustion engine torque of the drive motor 12 ; TK1 the torque of the first clutch K1; TK2 the torque of the second clutch K2; and TAB the transmission output torque on the output shaft 20 . The four times t1, t2, t3 and t4 coincide in time in the individual figure. The train downshift begins at time t1. The closing pressure of the second clutch K2 is reduced so far that it reaches its slip limit. Through automatic intervention in the control electronics of the control device 50 , the drive motor 12 is accelerated in a speed-controlled manner in accordance with an a priori predetermined speed curve, as is shown in FIG. 6 between the first two times t1 and t2. As a result, the second clutch K2 changes from the holding state to the sliding state. During this first step between the times t1 and t2, the engine torque TV is kept constant at a predetermined target value according to FIG. 6.
Zum zweiten Zeitpunkt t2 erreicht der Antriebsmotor 12 eine Winkelgeschwindigkeit ωAM, die etwas oberhalb der Synchrongeschwindigkeit des Zielganges liegt, bei dem hier beschriebenen Beispiel des ersten Ganges "1.", z. B. 1 U/s über der Synchrondrehzahl. Diese Synchrondrehzahl ωAM wird mit Hilfe einer Schlupfregelung der Steuereinrichtung 50 konstant auf einem vorbestimmten Sollwert gehalten. Dazu dient der Actuator AK2 der zweiten Kupplung K2 als Stellglied für den Schlupfregler. Nun wird ab dem zweiten Zeitpunkt t2 die erste Kupplung K1 gesteuert geschlossen. Während die erste Kupplung K1 in diesem zweiten Schritt zwischen dem zweiten Zeitpunkt t2 und dem dritten Zeitpunkt t3 fortlaufend geschlossen wird, öffnet der Schlupfregler automatisch die zweite Kupplung K2 geregelt derart, daß die Winkelgeschwindigkeit ωAM des Antriebsmotors 12 konstant bleibt. Das verbrennungsmotorische Drehmoment TV wird in diesem zweiten Schritt vorzugsweise ebenfalls konstant gehalten. Diese Kupplungsüberschneidung der beiden Kupplungen K1 und K2 dauert vom zweiten Zeitpunkt t2 bis zum dritten Zeitpunkt t3. Zum dritten Zeitpunkt t3 ist dann die zweite Kupplung K2 völlig offen. Die erste Kupplung K1 wird jetzt komplett geschlossen, wobei die Differenzdrehzahl (Schlupffrequenz), welche wie vorstehend genannt z. B. 1 U/s beträgt, in der ersten Kupplung K1 zu Null abgebaut wird, und diese erste Kupplung K1 geht vom Reibzustand in den Haftzustand über. Dieser Vorgang erfolgt entsprechend Fig. 6 in einem vierten Schritt zwischen dem dritten Zeitpunkt t3 und dem vierten Zeitpunkt t4. Fig. 7 zeigt korrespondierend zu der Zugrückschaltung von Fig. 6 das Abtriebsdrehmoment TAB an der Abtriebswelle 20 des Doppelkupplungsgetriebes.At the second point in time t2, the drive motor 12 reaches an angular speed ωAM which is somewhat above the synchronous speed of the target gear. In the example of the first gear described here, "1st", e.g. B. 1 U / s above the synchronous speed. This synchronous speed ωAM is kept constant at a predetermined target value with the aid of a slip control of the control device 50 . For this purpose, the actuator AK2 of the second clutch K2 serves as an actuator for the slip controller. Now the first clutch K1 is closed in a controlled manner from the second point in time t2. While the first clutch K1 is continuously closed in this second step between the second point in time t2 and the third point in time t3, the slip controller automatically opens the second clutch K2 in a controlled manner such that the angular velocity ωAM of the drive motor 12 remains constant. The internal combustion engine torque TV is preferably also kept constant in this second step. This clutch overlap of the two clutches K1 and K2 lasts from the second point in time t2 to the third point in time t3. At the third time t3, the second clutch K2 is then completely open. The first clutch K1 is now completely closed, the differential speed (slip frequency), which, as mentioned above, z. B. 1 U / s, is reduced to zero in the first clutch K1, and this first clutch K1 changes from the friction state to the holding state. This operation is performed according to Fig. 6 in a fourth step, between the third time point t3 and the fourth time t4. Fig. 7 shows corresponding to the pulling downshift of Fig. 6, the output torque TAB on the output shaft 20 of the twin clutch transmission.
Im Vordergrund von allen Regelstrategien der Erfindung steht eine möglichst ruckfreie Schaltung. Bei einer Schubhochschaltung, d. h. einer Hochschaltung im Schubbetrieb, hat der Motor im Quellgang, z. B. im ersten Gang, eine höhere Drehzahl als nach dem Schaltvorgang im Zielgang, z. B. dem zweiten Gang. Hier kann die Motordrehzahl nicht weiter reduziert werden durch Motoreingriff, d. h. durch Verringerung seiner Brennstoffzufuhr, sondern nur durch Eingriff in die Kupplungssteuerung der beiden Kupplungen K1 und K2. Von einer solchen Situation wird bei der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Schubhochschaltung ausgegangen. Bei dem dargestellten Beispiel kann beispielsweise der Quellgang der erste Gang "1." und der Zielgang der zweite Gang "2." sein. Im erste Zeitintervall vom ersten Zeitpunkt t1 bis zum zweiten Zeitpunkt t2 muß bei der Schubhochschaltung der Antriebsmotor 12 verzögert werden. Da bei dem dargestellten Beispiel das Drehmoment des Antriebsmotors 12 nicht weiter vermindert werden kann (der Antriebsmotor gibt gerade sein Schleppmoment ab), muß die Anpressung (Schließdruck) der Kupplung des Quellganges, im vorliegenden Beispiel der ersten Kupplung K1 vermindert werden, so daß diese Kupplung gleitet und das Verzögerungsmoment des Antriebsmotors 12 vermindert wird. Hierdurch wird der Antriebsmotor so lange verzögert, bis er am Ende des ersten Zeitintervalls, d. h. am Ende des ersten Schrittes beim zweiten Zeitpunkt t2, eine Winkelgeschwindigkeit ωAM erreicht, die etwas unterhalb der Winkelgeschwindigkeit des Zielganges liegt, z. B. des zweiten Ganges. Die Winkelgeschwindigkeit des Zielganges korrespondiert zu der im vierten Zeitpunkt t4 gezeigten Winkelgeschwindigkeit oder Drehzahl ωAM des Antriebsmotors 12. Der Schlupfregler der Steuereinrichtung 50 regelt die Drehzahldifferenz in der Kupplung K1 des Quellganges, in diesem Beispiel des ersten Ganges im ersten Intervall t1 bis t2 für die Drehzahlreduzierung des Antriebsmotors, und im zweiten Zeitintervall t2 bis t3, in welchem die Überschneidung der beiden Kupplungen K1 und K2 stattfindet. Fig. 8 zeigt das im ersten Zeitintervall t1 bis t2 auf einen konstanten Wert reduzierte und im zweiten Zeitintervall geregelt abnehmende Drehmoment TK1 der Kupplung K1 des Quellganges. Im zweiten Zeitintervall t2 bis t3 kommt das gleichzeitig gesteuerte zunehmende Drehmoment TK2 der Kupplung K2 des Zielganges hinzu. Im dritten Zeitpunkt t3 hat die Kupplung K2 des Zielganges das volle Drehmoment übernommen und die Kupplung K1 des Quellganges ist drehmomentfrei und wird vollständig geöffnet. Im dritten Zeitintervall t3 bis t4 wird die Winkelgeschwindigkeit ωAM des Antriebsmotors durch Gleitbetrieb der Kupplung K2 des Zielganges auf die Synchrondrehzahl des Zielganges erhöht durch Übergang dieser Kupplung vom Gleitzustand in den Haftzustand.In the foreground of all control strategies of the invention is a switching that is as jerk-free as possible. With a thrust upshift, ie an upshift in overrun, the engine has in the source gear, for. B. in first gear, a higher speed than after the shift in the target gear, z. B. the second gear. Here, the engine speed cannot be reduced further by engine intervention, ie by reducing its fuel supply, but only by intervention in the clutch control of the two clutches K1 and K2. Such a situation is assumed for the thrust upshift shown in FIGS . 8 and 9. In the example shown, the source gear, for example, the first gear "1." and the finish gear the second gear "2nd" his. In the first time interval from the first point in time t1 to the second point in time t2, the drive motor 12 must be decelerated when the thrust is upshifted. Since in the example shown the torque of the drive motor 12 cannot be reduced any further (the drive motor is just giving off its drag torque), the pressure (closing pressure) of the clutch of the source gear, in the present example of the first clutch K1, must be reduced so that this clutch slides and the deceleration torque of the drive motor 12 is reduced. As a result, the drive motor is delayed until it reaches an angular velocity ωAM at the end of the first time interval, ie at the end of the first step at the second point in time t2, which is slightly below the angular velocity of the target gear, e.g. B. the second course. The angular velocity of the target gear corresponds to the angular velocity or rotational speed ωAM of the drive motor 12 shown in the fourth time t4. The slip controller of the control device 50 regulates the speed difference in the clutch K1 of the source gear, in this example the first gear in the first interval t1 to t2 for the speed reduction of the drive motor, and in the second time interval t2 to t3, in which the overlap of the two clutches K1 and K2 takes place. Fig. 8, the reduced in the first time interval t1 to t2 and controlled to a constant value in the second time interval decreasing torque shows TK1 of the clutch K1 of the source junction. In the second time interval t2 to t3, the simultaneously controlled increasing torque TK2 of clutch K2 of the target gear is added. At the third time t3, the clutch K2 of the target gear has taken over the full torque and the clutch K1 of the source gear is torque-free and is opened completely. In the third time interval t3 to t4, the angular speed ωAM of the drive motor is increased to the synchronous speed of the target gear by sliding operation of the clutch K2 of the target gear by transitioning this clutch from the sliding state to the holding state.
Fig. 9 zeigt korrespondierend zu dem Verfahren von Fig. 8 das Getriebeabtriebsmoment TAB an der Abtriebswelle 20. Das verbrennungsmotorische Drehmoment TV des Antriebsmotors 12 wird während der beschriebenen Hochschaltung entsprechend Fig. 8 konstant gehalten. Fig. 9 shows corresponding to the method of FIG. 8, the transmission output torque on the output shaft 20 TAB. The internal combustion engine torque TV of the drive motor 12 is kept constant during the upshift described in accordance with FIG. 8.
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