DE19942555A1

DE19942555A1 - Verfahren zur Druckansteuerung eines Schaltelements

Info

Publication number: DE19942555A1
Application number: DE1999142555
Authority: DE
Inventors: Dirk Habeck
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2001-03-22
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: DE19942555B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Druckansteuerung wenigstens eines rotierenden Schaltelementes eines Automatgetriebes, insbesondere eines Lastschaltautomatgetriebes, eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen. Dabei ist das Schaltelement mit einem mit Drehübertragungselementen zusammenwirkenden Kolben und einer Druckmittelzuführung ausgebildet, durch welche der Kolben zur Verschiebung in eine für einen aktivierten Zustand des Schaltelementes definierte Stellung mit Druckmittel beaufschlagbar ist. In einem deaktivierten Zustand des Schaltelementes wird in die Druckmittelzuführung in Abhängigkeit einer Verweilzeit ein derart dimensionierter wiederkehrender Druckmittelimpuls eingeleitet, daß der Kolben in einer für den deaktivierten Zustand des Schaltelementes definierten Stellung bleibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Druckan steuerung wenigstens eines rotierenden Schaltelementes ei nes Automatgetriebes, insbesondere eines Lastschaltautomat getriebes, eines Kraftfahrzeuges nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.

Aus der Praxis sind Lastschaltautomatgetriebe, welche Planetensätze mit Kupplungen und Bremsen enthalten, die eine Umschaltung der Gänge unter Last ermöglichen, hinrei chend bekannt. Ein derartiges Automatgetriebe ist bei spielsweise in der deutschen Publikation "ATZ Automobil technische Zeitschrift" 96 (1994), Seite 690 ff, beschrie ben. Zur Einstellung einer Gangstufe werden Steuersignale an eine Steuereinheit zur Einstellung einer Verstellein richtung abgegeben, welche auf das Lastschaltautomatgetrie be einwirkt und die Umschaltprozesse steuert.

Um einen Gangwechsel einzuleiten, werden die Schalte lemente üblicherweise hydraulisch mit Druck beaufschlagt. Die Schaltelemente, welche Kupplungen oder Bremsen darstel len, sind hierzu mit einem Kolben ausgebildet, welcher durch Druckbeaufschlagung ein Kupplungspaket, welches z. B. aus Reiblamellen aufgebaut sein kann, zusammenpreßt und das Schaltelement in einen aktivierten Zustand mit Drehmoment übertragung versetzt. Zur Befüllung des Schaltelementes bzw. zur Druckbeaufschlagung seines Kolbens werden elektro nische Druckregler gegebenenfalls in Kombination mit Ma gnetventilen geschaltet.

Um einen konstanten Schaltkomfort bei Gangwechseln zu erzielen, ist es erforderlich, das Schaltelement für jeden Schaltvorgang gleichmäßig mit Druckmittel zu füllen, um somit einen gleichmäßigen Momentenübernahmepunkt der zu schaltenden Kupplung einzustellen.

Als problematisch erweist sich stets die Abdichtung der Ölzufuhr zu den Schaltelementen an rotierenden Bautei len, wie z. B. Wellen. Zwar werden Ölzuführkanäle in be kannten Automatgetrieben über Rechteckringe und O-Ringe abgedichtet, jedoch gewährleisten derartige Dichtringe kei ne zuverlässige Abdichtung der Druckmittelzuführung über größere Zeiträume.

Üblicherweise tritt insbesondere bei einem längeren deaktivierten Zustand der Kupplung eine Leckage in der Öl zuführung auf, welche jedoch bei einer Schaltung eines ro tierenden Schaltelementes nach längerer Wartezeit nicht berücksichtigt werden kann, da die Leckage von vielen Para metern abhängt, wie z. B. Fertigungstoleranzen im Getriebe, der Getriebesumpftemperatur, der Verweilzeit seit der letz ten Schaltung des Schaltelementes, dem Drehzahlniveau an den Dichtringen seit der letzten Ansteuerung und Drucktole ranzen durch ein hydraulisches Steuergerät.

Zur Verhinderung eines Leerlaufens der Druckmittelzu führung durch Leckage wird in der Praxis eine sogenannte Vorbefüllung durchgeführt, bei der ein Ölzufuhrkanal mit einem geringen Restdruck beaufschlagt wird, um den Ölzu fuhrkanal befüllt zu halten. Diese Vorbefüllung hat jedoch den Nachteil, daß permanent ein geringes Volumen an Druck mittel in die Druckmittelzuführung geleitet wird. Bei Vor befüllung mehrerer Schaltelemente wächst damit das zusätz liche Fördervolumen einer Druckmittelpumpe an, wodurch de ren Wirkungsgrad erheblich verschlechtert wird.

Ein weiterer Nachteil der Vorbefüllung besteht darin, daß es schwierig ist, sie unter Berücksichtigung aller To leranzen und der Öltemperatur in der Art auszuführen, daß ein Vorlaufen des Kolbens des Schaltelementes an das Kupp lungspaket ausgeschlossen wird. Somit ist bei einer Vorbe füllung die Gefahr gegeben, daß durch den Druck der Vorbe füllung das deaktivierte Schaltelement bzw. dessen Lamel lenpaket durch den Kolben zusammengedrückt wird, wodurch eine unzulässige Übersetzung am Planetengetriebe entstehen kann, was einen Verschleiß oder gar Ausfall des Schaltele mentes zur Folge haben kann.

Des weiteren ist bei der Vorbefüllung nachteilhaft, daß sie nur durch einen relativ aufwendigen Hardware- Eingriff in die hydraulische Steuerung realisierbar ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah ren zur Druckansteuerung eines rotierenden Schaltelementes eines Automatgetriebes, insbesondere eines Lastschaltauto matgetriebes, bereitzustellen, mit dem das Füllverhalten eines abgeschalteten Schaltelementes im Hinblick auf eine Leckagevermeidung und die Reproduzierbarkeit einer guten Schaltqualität mit einfachen Mitteln verbessert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die Druckmit telzuführung des abgeschalteten Schaltelementes wiederkeh rend in Abhängigkeit der Verweilzeit gefüllt wird, ohne daß der Kolben entgegen einem Kupplungspaket so verschoben wird, daß das Schaltelement aktiviert wird, verhindert in vorteilhafter Weise eine Entleerung der Druckmittelzufüh rung durch Leckage. Auch nach längerer Deaktivierung des Schaltelementes wird die Druckmittelzuführung mit dem er findungsgemäßen Verfahren befüllt gehalten, so daß das Schaltelement bei seiner Aktivierung eine Momentenübernahme mit gleich guter Schaltqualität herstellt.

Vorteilhafterweise kann mit dem erfindungsgemäßen Ver fahren eine herkömmliche Vorbefüllung entfallen, was eine Entlastung der Druckmittelpumpe und eine Wirkungsgradver besserung zur Folge hat.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß sie durch eine einfache Softwareapplika tion realisierbar ist, wodurch in der Hardware beispiels weise Ventile für eine Vorbefüllung sowie Entlüftungsventi le entfallen können. Auf diese Weise trägt das vorgeschla gene Verfahren auch zur Kostensenkung bei der Getriebeher stellung bei.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Druckverlauf beim Deaktivieren eines Schaltelementes mit einem Druckmittelimpuls im deaktivierten Zustand sowie einen Druckverlauf bei einem zuschaltenden Schaltelement, einen Abtriebsdrehzahlverlauf und eine Signalan steuerung eines Magnetventiles und

Fig. 2 einen prinzipmäßigen Verlauf eines Druckmit telimpulses nach Fig. 1 mit gleichzeitiger Schaltanforderung.

Bezug nehmend auf Fig. 1 ist für eine Hochschaltung eines Lastschaltautomatgetriebes eines Kraftfahrzeuges skizzenhaft ein Verlauf einer Getriebeeingangsdrehzahl n_T dargestellt, wobei mit S ein Synchronpunkt ersichtlich ist, an dem ein neuer Gang eingelegt ist. Mit einer weiteren Linie p_A ist schematisch ein Verlauf eines Druckes in ei ner Druckmittelzuführung an einen Kolben eines rotierenden Schaltelementes wiedergegeben, wobei das Schaltelement eine Kupplung mit einem Reiblamellenpaket als Drehmomentübertra gungselemente darstellt. Mit einer weiteren Linie p_Z ist hingegen der Verlauf einer zuschaltenden Kupplung darge stellt, bei der ein Kolben derart mit Druck über ein Öl darstellendes Druckmittel beaufschlagt wird, daß deren Kol ben ein Reiblamellenpaket zur Drehmomentübertragung zusam menpreßt.

Wie dem Verlauf des Druckes p_A der abschaltenden Kupplung zu entnehmen ist, wird der Druckmittelzuführung der deaktivierten Kupplung nach einer längeren Deaktivie rung, welche einer applizierbaren Verweilzeit T_V ent spricht, zyklisch wiederkehrend ein Druckmittelimpuls mit einem Druck p_I über eine Zeit T_I zugeführt, durch den die Druckmittelzuführung auch bei auftretender Leckage befüllt bleibt.

Mit einer geeigneten Applikation der Zeit T_I und des Druckes p_I für die zyklisch wiederkehrenden Druckmittelim pulse wird eine Verschiebung des Kolbens der Kupplung und ein Zusammenpressen des Kupplungspaketes mit einer einher gehenden Momentenübernahme verhindert.

Bei der Applizierung des Druckes p_I und der Zeit T_I des Druckmittelimpulses werden die Verweilzeit T_V, eine Öltemperatur und ein Lüftspiel des Schaltelementes berück sichtigt, so daß der Druckmittelimpuls derart dimensioniert ist, daß der Kolben des Schaltelementes in einer für den deaktivierten Zustand der Kupplung definierten Stellung bleibt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als Ver weilzeit T_V eine Zeitspanne von 30 Sekunden und für die Dauer des Druckmittelimpulses T_I eine Zeitdauer von 100 Millisekunden vorgegeben. Der Druck p_I und die Zeit dauer T_I des Druckmittelimpulses entsprechen dabei den Werten eines Schnellfülldruckes p_SF und einer Schnellfüll zeit T_SF.

Nach Ablauf der Hochschaltung und Erreichen des Syn chronpunktes S wird die elektrische Druckvorgabe der ab schaltenden Kupplung p_A auf 0 bar heruntergefahren, bis die nun deaktivierte Kupplung bei der Einleitung einer Rückschaltung in den Ausgangsgang nach einer beliebig gro ßen Zeit mit einer definierten Schnellfüllung erneut be füllt wird, wobei der in der Linie p_Z für die zuschaltende Kupplung gezeigte Schnellfülldruck p_SF während der Schnellfüllzeit T_SF aufgebracht wird. Die Beaufschlagung der Kupplung erfolgt über einen elektronischen Druckregler, beispielsweise in Kombination mit einem Magnetventil, des sen Steuersignal zur Freigabe eines Druckkanales und Ein leitung des Druckmittelimpulses mit einer Linie MV in Fig. 1 wiedergegeben ist.

Die zyklische Ansteuerung mit einem Druckmittelimpuls ist selbstverständlich nur dann erforderlich, wenn die Kupplung einer Gangstufe bzw. Drehzahlen zugeordnet ist, in welche eine Schaltung aus einer aktuellen Gangstufe durch führbar ist. Wenn z. B. bei einer Konstantfahrt im 5. Gang mit einer Fahrgeschwindigkeit von 150 km/h eine Rückschal tung nur bis in den 3. Gang möglich ist, erfolgt keine An steuerung der dem 1. Gang und 2. Gang zugeordneten Kupplun gen mit zyklischen Druckmittelimpulsen.

Als Startkriterium für die Ansteuerung mit wiederkeh renden Druckmittelimpulsen ist in der vorliegenden Ausfüh rung das Erreichen bestimmter Schaltkennlinien vorgegeben, wobei ein weiteres Kriterium das Überschreiten eines vorge gebenen Grenzwertes durch die Getriebeöltemperatur dar stellt, da mit zunehmender Getriebeöltemperatur dessen Vis kosität abnimmt und sich die Leckageneigung erhöht.

In Fig. 2 ist ein Druckmittelimpuls mit dem eine Schnellfülldruck p_SF entsprechenden Druck p_I dargestellt, wobei die Zeitdauer T_I des Druckmittelimpulses bei dieser Ausführung um einen Offset-Wert T_OS kürzer als die Schnellfüllzeit T_SF ist. Mit diesem Sicherheits-Offset, welcher in weiteren Ausführungen auch hinsichtlich des Druckes p_I vorgenommen werden kann, wird die Gefahr einer Verschiebung des Kolbens der Kupplung noch weiter redu ziert.

Des weiteren sind in der Fig. 2 Signallinien 1, 2 und 3 ersichtlich, welche ein Gangsignal SG für eine Rück schaltung, welche hier von einem 4. Gang in einen 3. Gang vorgenommen wird, wiedergeben. Die Signallinie 1 zeigt da bei den Fall einer Rückschaltanforderung während des zykli schen Druckmittelimpulses, die Signallinie 2 gibt eine Rückschaltanforderung unmittelbar nach Ablauf des Druckmit telimpulses und die Signallinie 3 eine Rückschaltanforde rung unmittelbar vor einem Druckmittelimpuls wieder.

Im Falle einer Rückschaltanforderung während des Druckmittelimpulses muß diese vollständig ausgeführt wer den, um die Spontanität bei einer Zugrückschaltung nicht einzugrenzen. Da der Druck p_I während des Druckmittelim pulses dem bei einer Zuschaltung der Kupplung zuzuführenden Schnellfülldruck p_SF entspricht, kann die Druckbeaufschla gung der zunächst abgeschalteten Kupplung nach Eingehen des Gangsignales SG und Beendigung des Druckmittelimpulses ent sprechend einem Fülldruck einer zuschaltenden Kupplung p_Z angesteuert werden, wie dies mit der punktierten Linie p_Z in Fig. 2 angedeutet ist. Zusätzlich wird T_I um T_OS ver längert.

Wenn das Gangsignal SG zur Rückschaltanforderung wie bei dem mit der Signallinie 2 wiedergegebenen Fall inner halb einer vordefinierten T_1 nach dem Druckmittelimpuls eingeht, wird die Schnellfüllzeit T_SF in Abhängigkeit ei ner seit dem Druckmittelimpuls vergangenen Zeit t_1 ver kürzt, um eine Überfüllung der Druckmittelzuführung zu ver hindern. Die Verkürzung der Schnellfüllzeit T_SF bis hin zu einer völligen Unterdrückung einer weiteren Schnellfüllung wird dabei von einer herkömmlichen Software der elektroni schen Getriebesteuerung in Analogie zur Verkürzung der Schnellfüllzeit T_SF bei schnellen Wiederholschaltungen vorgenommen.

Im Falle einer Schaltung gemäß der Signallinie 3 mit einem Schaltsignal SG kurz vor Einleitung des zyklischen Druckmittelimpulses innerhalb einer vordefinierten Zeit T_2 wird der Druckmittelimpuls unterdrückt und statt dessen ein regulärer Schaltablauf mit dem Schnellfülldruck p_SF über die Schnellfüllzeit T_SF gestartet. Die Unterdrückung des Druckmittelimpulses dient dabei wiederum dazu, eine Über füllung der Ölzuführung zu vermeiden.

Bezugszeichen

1

Signallinie für Rückschaltung während wiederkehrenden Druckmittelimpulses

2

Signallinie für Rückschaltung nach wiederkehrendem Druckmittelimpuls

3

Signallinie für Rückschaltung vor wiederkehrendem Druckmittelimpuls
MV Signallinie für Ansteuerung eines Magnetventiles
n_T Getriebeeingangsdrehzahl
p_A Druck einer abschaltenden Kupplung
p_I Druck des wiederkehrenden Druckmittelimpulses
p_SF Schnellfülldruck
p_Z Druck einer zuschaltenden Kupplung
SG Gangsignal
S Synchronpunkt
t Zeit
t_1 Zeit seit Druckmittelimpuls
T_1 Zeitdauer des Druckmittelimpulses
T_OS Sicherheits-Offset
T_V Verweilzeit
T_1 Applizierbarer Zeitraum
T_2 Applizierbarer Zeitraum

Claims

1. Verfahren zur Druckansteuerung wenigstens eines ro tierenden Schaltelementes eines Automatgetriebes, insbeson dere eines Lastschaltautomatgetriebes, eines Kraftfahrzeu ges, wobei das Schaltelement mit einem mit Drehmomentüber tragungselementen zusammenwirkenden Kolben und einer Druck mittelzuführung ausgebildet ist, durch welche der Kolben zur Verschiebung in eine für einen aktivierten Zustand des Schaltelementes definierte Stellung mit Druckmittel beauf schlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckmittelzuführung in einem deaktivierten Zu stand des Schaltelementes wiederkehrend in Abhängigkeit einer Verweilzeit (T_V) ein derart dimensionierter Druck mittelimpuls eingeleitet wird, daß der Kolben in einer für den deaktivierten Zustand des Schaltelementes definierten Stellung bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Druckmittelimpuls zyklisch wie derkehrend ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Druckmittelimpuls mit einem Druck (p_I) und über eine Zeit (T_I) durchgeführt wird, deren Werte in Abhängigkeit der Verweilzeit (T_V) und einer Öltemperatur und/oder einem Lüftspiel des Schaltele mentes gewählt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelimpuls mit einem Druck (p_I) und über eine Zeit (T_I) durchgeführt wird, deren Werte einem Schnellfülldruck (p_SF) und einer Schnellfüllzeit (T_SF) entsprechen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelimpuls mit einem Druck (p_I) und über eine Zeit (T_1) durchgeführt wird, deren Werte einem Schnellfülldruck (p_SF) und einer Schnellfüllzeit (T_SF) minus einem Sicherheits-Offset (T_O) entsprechen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung mit wiederkehrenden Druckmittelimpulsen bei einem Schaltelement durchgeführt wird, welches einer Gangstufe und/oder einem Drehzahlen zugeordnet ist, in welche eine Schaltung aus einer aktuellen Gangstufe durchführbar ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung mit wiederkehrenden Druckmittelimpulsen in Abhängigkeit einer Schaltkennlinie gestartet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung mit wiederkehrenden Druckmittelimpulsen gestartet wird, wenn die Getriebeöltemperatur größer als ein vorgegebener Grenz wert ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schaltanfor derung während des Druckmittelimpulses dieser vollständig ausgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß bei einer Schaltanforderung innerhalb einer vordefinierten Zeit (T_1) nach einem Druckmittelimpuls eine Schnellfüllzeit (T_SF) in Abhängigkeit einer seit dem Druckmittelimpuls vergangenen Zeit (t_1) verkürzt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß der Druckmitte limpuls bei einer Schaltanforderung innerhalb einer vorde finierten Zeit (T_2) vor dem Druckmittelimpuls unterbleibt, wobei ein vordefinierter Schaltablauf gestartet wird.