DE19956527A1

DE19956527A1 - Verfahren und Anordnung zum Steuern von Schaltvorgängen

Info

Publication number: DE19956527A1
Application number: DE1999156527
Authority: DE
Inventors: Goeran Soederman
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2000-05-31
Also published as: SE9804054D0; SE511658C2; SE9804054L

Abstract

Zum Steuern von Schaltvorgängen in einem mehrteiligen Fahrzeuggetriebe, welches mindestens zwei Teilgetriebe umfasst, wird vor einem Schaltvorgang, bei dem mehr als ein Teilgetriebe geschaltet wird, ein Wert für die erwartete Synchronisierungsenergie oder -leistung (6) berechnet. Danach werden die Schaltvorgänge (7) der einzelnen Teilgetriebe (12, 13, 14) in einer Reihenfolge aktiviert, welche die Gesamtzeit der Schaltvorgänge minimiert. Dabei wird beachtet, dass jeder Teil des genannten Werts mit dem für den aktuellen Schaltvorgang bei jedem der einzelnen Teilgetriebe gerechnet wird, einen festgelegten Höchstwert nicht übersteigt.

Description

Technikbereich

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Anord nung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 7 angegebenen Art zum Steuern von Schaltvorgängen.

Bekannte Technik

In einem mehrteiligen Fahrzeugschaltgetriebe, das über ein elek trisches System mit Stellorganen gesteuert wird und einerseits ein Hauptgetriebe und andererseits eine sogenannte Range-Gruppe - das ist ein dem Hauptgetriebe nachgeschaltetes Planetengetrie be - umfasst, lässt sich die Range-Gruppe in der Regel erst dann schalten, wenn beim Hauptgetriebe kein Gang eingelegt ist. Und erst nach dem Schalten der Range-Gruppe kann dann das Hauptge triebe geschaltet werden. Dies bezieht sich auf solche Schalt vorgänge, bei denen mehr als ein Teilgetriebe geschaltet wird. Der derart gestaltete Ablauf soll eine Überbeanspruchung der Range-Gruppe verhindern, die eintreten könnte, falls übermäßig große rotierende Massen in die Synchronisiervorgänge der Range- Gruppe einbezogen würden. Deshalb wird danach gestrebt, dass die Synchronisiervorgange der Range-Gruppe z. B. keine Kupplungsteile umfassen.

Probleme bei der bekannten Technik

Das bekannte Verfahren führt jedoch zu zeitraubenden Schaltvor gängen, da der Schaltvorgang der Range-Gruppe mit Sicherheit als vollzogen erkannt sein muss, bevor das Schalten des Hauptgetrie bes stattfinden kann. Bei handgeschalteten mehrteiligen Getrie ben gibt es außerdem keine deutliche Anzeige für den abgeschlos senen Schalt- bzw. Synchronisiervorgang der Range-Gruppe, son dern der Fahrer muss sich hier auf seine Erfahrung mit dem be treffenden Getriebe verlassen. Dies erschwert die Arbeit des Fahrers unnötigerweise. Zusammengefasst liegen hier sowohl eine Ungewissheit und ein großer Bedarf an Aufmerksamkeit seitens des Fahrers vor, als auch ein zeitaufwendiger Vorgang, welcher ins besondere beim Fahrbetrieb eines schweren Fahrzeugs ausgespro chen unerwünscht ist, da langwierige Schaltvorgange das Fahrver halten des Fahrzeugs beeinträchtigen. Die Erfindung ist beson ders wertvoll und anwendbar bei Schaltgetrieben, die über ein elektrisches System mit Stellorganen gesteuert werden.

Das zu lösende Problem liegt jedoch allgemein bei mehrteiligen Getrieben mit mindestens zwei zu schaltenden Teilgetrieben vor und betrifft somit auch solche Getriebe, die nicht spezifisch mit einer Range-Gruppe ausgestattet sind.

Zweck und wichtigste kennzeichnende Merkmale der Erfindung

Ein Zweck der Erfindung besteht darin, die Probleme der bekann ten Technik auszuschalten und ein Verfahren der einleitend ge nannten Art zu ergeben, bei dem der Schalt- bzw. Synchronisier vorgang auf solche Weise gesteuert wird, dass die Gesamtzeit für das Schalten auf ein Minimum herabgesetzt wird.

Diesen Zweck erfüllt die Erfindung durch die Merkmale des Pa tentanspruchs 1 bzw. 7.

Hierdurch lassen sich die Schaltvorgänge der einzelnen Teilge triebe effizient auf optimale Weise initiieren, so dass die Ge samtzeit für das Schalten minimiert wird und gleichzeitig be rücksichtigt wird, dass die in jedem Teilgetriebe anfallende Synchronisierenergie oder Synchronisierleistung unter einem vor gegebenen Niveau gehalten wird, damit übermäßiger Verschleiß, Überhitzung usw. verhindert werden.

Ausführlicher betrachtet wird z. B. die Ausgangsdrehzahl des Ge triebes, wodurch mit Hilfe der Angaben über das Tragheitsmoment der vom aktuellen Schaltvorgang betroffenen Elemente die zu er wartende Synchronisierenergie oder -leistung berechnet wird, wo nach das Steuersystem die zeitliche Folge der Initiierungen so festlegt, dass einerseits die Gesamt zeit für die Schaltvorgänge minimiert wird und dass andererseits die Bewegungsenergien der von den Synchronisiervorgängen betroffenen Elemente, welche bei der gewählten Zeitfolge bei den einzelnen Teilgetriebenen erwar tet werden, bei keinem der Teilgetriebe eine Überbeanspruchung verursachen.

In der Praxis lassen sich diese Energien einfach berechnen, in dem die Tragheitsmomente samtlicher zum Getriebe gehörenden Kör per im Voraus gemessen werden, wonach, unter Berücksichtigung des eingelegten Gangs und des gewünschten Gangs, die betroffenen Elemente bestimmt werden, wonach die gesamte Synchronisierungse nergie bzw. -leistung anhand z. B. der Drehzahl der Abtriebswelle des Getriebes berechnet wird. Die Verteilung der Leistungen/ Energien kann danach durch Steuerung des Zeitpunktes, zu dem der Schaltvorgang der betreffenden Teilgetriebe aktiviert wird, er folgen. Dies führt dazu, dass die Schaltvorgange der einzelnen Teilgetriebe jedenfalls teilweise gleichzeitig ablaufen, wodurch die Möglichkeit zu einer beachtlichen Verringerung der Gesamt zeit für die Schaltvorgange geschaffen wird.

Im Hinblick auf die Zeitfolge/den Zeitpunkt und die Initiierung beziehungsweise die Beendigung der Synchronisiervorgänge kann in Bezug auf eine Range-Gruppe dafür gesorgt werden, dass deren Synchronisierung vor Abschluss der Synchronisierung des Hauptge triebes abgeschlossen ist. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, dass vor dem Hauptgetriebe angeordnete Kupplungsteile nicht von der Range-Gruppe synchronisiert werden müssen.

Durch Einbeziehung eines Temperaturparameters bei der Berechnung des genannten Werts erhöht sich die Genauigkeit bei der Berech nung der beteiligten Energien, wobei allgemein festgehalten sei, dass ein kaltes Getriebe größere Synchronisierungsenergie erfor dert.

Da bei abgeschlossenem Schaltvorgang des mehrteiligen Getriebes ein Signal abgegeben wird, kann der Fahrer auf den Abschluss des Schaltvorgangs aufmerksam gemacht werden, und dadurch kann er bei einem Fahrzeug mit fußbetätigter Kupplung das Kupplungspedal loslassen. Bei automatisch betätigter Kupplung kann ein entspre chendes Signal dem Teil des Motormanagements zugeleitet werden, von wo aus die Kupplungsbetätigung gesteuert wird.

Da der genannte Wert der im Getriebe durchgeführten Schaltvor gänge in einem Speicher zwecks Anwendung als Ausdruck für den im Getriebe herrschenden Verschleißzustand kumuliert wird, kann das System eine Diagnose für den Verschleißzustand der einzelnen Teile im Getriebe beistellen, da der genannte Wert auch als Aus druck für den Verschleiß im Getriebe benutzt werden kann. Hier bei können Angaben über die Beanspruchungen, denen die einzelnen Teile des Getriebes ausgesetzt werden, über die Zeit integriert und in einem Speicher abgelegt werden. Bei Bedarf können danach verschiedene Werte, z. B. für die am stärksten belasteten Teile oder gewichtete Sammelwerte für das Getriebe als Gesamtheit kon trolliert werden. Auf diese Weise lassen sich sehr einfach Anga ben zur Festlegung des Wartungsbedarfs usw. erhalten.

Eine wenigstens teilweise Rotationsanpassung durch eine "parti elle Synchronisierung" eines Teilgetriebes bedeutet, dass die Überbeanspruchung eines anderen Teilgetriebes vermieden werden kann.

Kurze Beschreibung der Figuren

Es folgt nun eine nähere Beschreibung der Erfindung vor dem Hin tergrund eines Ausführungsbeispiels und mit Hinweis auf die Fi guren, wobei

Fig. 1 ein Ablaufschema für ein erfindungsgemäßes Verfahren zeigt;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Anordnung in Verbindung mit dem An triebsstrang eines schweren Fahrzeugs zeigt.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt ein Ablaufschema für ein Verfahren zur Optimierung in Bezug auf Schnelligkeit bei der insgesamt verbrauchten Zeit zur Durchführung der Schaltvorgange in einem mehrteiligen Ge triebe bei einem Schaltvorgang, wenn zumindest zwei Teilgetriebe geschaltet werden.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein mehrteiliges Fahr zeuggetriebe mit z. B. einem 3-stufigen Hauptgetriebe, einer 2- stufigen Split-Gruppe und einer 2-stufigen Range-Gruppe. Insge samt können bei diesem mehrteiligen Getriebe also 12 Gänge ge schaltet werden, so dass wechselnde Betriebsverhältnisse zwangs läufig eine rege Schalttätigkeit mit sich führen.

Nach Initiierung 1 der Schaltfolge beginnt ein Eingabevorgang, wobei die gegenwärtige Gangkombination bei 2 abgelesen wird, die kommende Gangkombination bei 3 und die Drehzahl der Abtriebswel le bei 4. Ausgehend von diesen Werten kann nun ein Berechnungs vorgang eingeleitet werden, wobei das System aus einem Speicher Tragheitsmomentwerte der beteiligten Elemente abruft und anhand dieser Werte sowie den bei 5 berechneten Werten der An-/Ab triebsdrehzahlen der einzelnen Teilgetriebe, bei 6 die erforder liche Synchronisierleistung/-energie berechnet. Danach findet der Aktivierungsvorgang statt, und dabei aktiviert - bei 7 - das System eine Initiierung eines Gangwechsels der einzelnen Teilge triebe in der Reihenfolge, bei der sich die kürzeste Gesamt schaltzeit unter der Voraussetzung ergibt, dass ein für das je weilige Teilgetriebe zulässiger Höchstwert der Synchronisierlei stung/-energie nicht überschritten wird. Bei den Parametern, die vom Steuersystem variiert werden können, handelt es sich in er ster Linie um die Zeitpunkte, zu denen ein Teilgetriebe akti viert werden soll, und die Zeitfolge hierfür im Verhältnis zu den entsprechenden Gegebenheiten bei dem oder den anderen Teil getrieben. Bei 8 ist die Schaltfolge abgeschlossen, und das Sy stem ist nun imstande zur Ausgabe eines entsprechenden Anzeige signals, welches den Fahrer oder ein System zur automatischen Kupplungsbetätigung darüber informiert, dass bei der Kupplung zwischen Motor und Antriebsrädern ein Kraftschluss stattfinden kann.

Fig. 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemaße Anordnung beim Antriebsstrang eines schweren Fahrzeugs. Ein Steuersystem 9 überwacht und steuert die Schaltvorgange im Antriebsstrang, wo bei ein Motor 10 über eine Kupplung 11, eine Split-Gruppe 12, ein Hauptgetriebe 13 und eine Range-Gruppe 14 sowie ein Aus gleichgetriebe 17 mit den Antriebsrädern verbunden ist. Dreh zahlsignale liefert ein Drehzahlgeber 15, und ein zum Steuersy stem 9 gehörender Speicher 16 enthält gemaß obiger Erläuterung Information, die das Steuersystem benötigt, um anhand der Dreh zahlwerte berechnen zu können, welche Synchronisierungsenergien bzw. -leistungen bei einem Schaltvorgang erforderlich werden können.

Die Erfindung kann im Rahmen der Patentansprüche verändert wer den, wobei verschiedene Typen von mehrteiligen Getrieben für die Steuerung in Frage kommen können, da auch bei anderen Typen von mehrteiligen Getrieben die Möglichkeit einer Minimierung des Ge samtzeitbedarfs für die Schaltvorgänge von großem Vorteil ist. Vor allem lassen sich die Schaltvorgange den tatsachlichen Gege benheiten anpassen und für diese optimieren, anstatt dass bei jedem Schaltvorgang der "ungünstigste Fall" in Bezug auf die Synchronisierung maßgeblich sein muss. Außerdem kommt dieser "ungünstigste Fall" in der Praxis kaum vor.

Es sei hervorgehoben, dass auch ein bestimmtes, besonders scho nungsbedürftiges Getriebe wie eine Range-Gruppe sehr wohl so ge steuert werden kann, dass der dort stattfindende Synchronisier vorgang vor den Synchronisiervorgang im Hauptgetriebe zum Ab schluss gebracht wird. Dafür ist allein der jeweilige Betriebs zustand maßgeblich.

Wenn z. B. größere Massen bei erheblichen Drehzahlunterschieden synchronisiert werden sollen, ist es unter Umständen vorteil haft, in einer Initialphase die Synchronisierung eines ersten Teilgetriebes in einem "Einschleifvorgang" zu aktivieren, so dass wenigstens eine gewisse Drehzahlanpassung der an der Syn chronisierung beteiligten Komponenten stattfindet. Danach wird dieser Synchronisiervorgang deaktiviert, und statt dessen wird die Synchronisierung eines zweiten Teilgetriebes eingeleitet. Zum Schluss, wenn der Schaltvorgang im zweiten Teilgetriebe durchgeführt ist, wird im ersten Teilgetriebe die Synchronisie rung aktiviert und auch dort der Schaltvorgang zum Abschluss ge bracht. Auf diese Weise kann auch beim zweiten Getriebe eine Überbeanspruchung vermieden werden.

Vorstehend dargestelltes Prinzip kann selbstverständlich auch bei mehr als zwei Teilgetrieben zur Anwendung kommen.

Bezugszeichen-Verzeichnis

1

Schaltvorgang-Initiierung

2

Info über eingelegten Gang

3

Info über einzulegenden Gang

4

Drehzahlparameter

5

An-/Abtriebsdrehzahl-Berechnung

6

Synchronisierungsenergie-/-leistungsberechnung

7

Schaltvorgang-Aktivierung

8

Abschluss des Schaltvorgangs

9

Steuersystem

10

Motor

11

Kupplung

12

Split-Gruppe

13

Hauptgetriebe

14

Range-Gruppe

15

Drehzahlgeber

16

Speicher

17

Ausgleichgetriebe

Claims

1. Verfahren zum Steuern von Schaltvorgängen in einem mehrtei ligen Fahrzeuggetriebe, welches mindestens zwei verschiedene Teilgetriebe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn eines Schaltvorgangs, bei dem mehr als ein Teilgetriebe geschal tet wird, ausgehend von mindestens einem Drehzahlparameter (4), Information über den eingelegten Gang (2), Information über den einzulegenden Gang (3) und in einem Speicher abgelegte Informa tion über die Trägheitsmomente der beteiligten Elemente, ein Wert für die erwartete Synchronisierungsenergie oder -leistung (6) berechnet wird, worauf die Aktivierung der Schaltvorgange der einzelnen Teilgetriebe (7) in einer Reihenfolge stattfindet, die unter Beachtung, dass jeder Teil des genannten Werts, mit dem für den aktuellen Schaltvorgang bei jedem der einzelnen Teilgetriebe gerechnet wird, einen festgelegten Höchstwert nicht übersteigt, die Gesamtzeit der Schaltvorgänge minimiert.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Getriebe mindestens ein Hauptgetriebe (13) und eine Split-Gruppe (14) umfasst, da durch gekennzeichnet, dass genannte Zeitfolge so gesteuert wird, dass der Synchronisiervorgang der Range-Gruppe zwar teilweise parallel mit dem Synchronisiervorgang des Hauptgetriebes ab läuft, aber der erstgenannte Synchronisiervorgang nicht vor Ende des zweitgenannten Synchronisiervorgangs abgeschlossen wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturparameter zur Berechnung des genannten Werts herangezogen wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Abschluss des Schaltvorgangs für das mehrteilige Ge triebe ein Signal ausgegeben wird.

5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genannter Wert für im Getriebe durchgeführ te Schaltvorgänge in einem Speicher kumuliert werden, um als Ausdruck für den im Getriebe herrschenden Verschleißzustand be nutzt werden zu können.

6. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Synchronisiervorgang in einen Teilge triebe initiiert und zumindest für eine teilweise Drehzahlanpas sung der betroffenen Teile begonnen und danach vor der vollstän digen Durchführung unterbrochen wird.

7. Anordnung zum Steuern von Schaltvorgängen in einem mehrtei ligen Fahrzeuggetriebe, welches mindestens zwei verschiedene Teilgetriebe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuersy stem (9) angeordnet ist, um vor Beginn eines Schaltvorgangs, bei dem mehr als ein Teilgetriebe geschaltet wird, ausgehend von mindestens Information von einem Drehzahlgeber (15), Information über den eingelegten Gang (2), Information über den einzulegen den Gang (3) und in einem Speicher abgelegter Information über die Trägheitsmomente der beteiligten Elemente, ein Wert für die erwartete Synchronisierungsenergie oder -leistung (6) berechnet wird, wobei das Steuersystem zur Aktivierung der Schaltvorgänge der einzelnen Teilgetriebe (12, 13, 14) in einer Reihenfolge an geordnet ist, die unter Beachtung, dass jeder Teil des genannten Werts, mit dem für den aktuellen Schaltvorgang bei jedem der einzelnen Teilgetriebe gerechnet wird, einen festgelegten Höchstwert nicht übersteigt, die Gesamtzeit der Schaltvorgänge minimiert.

8. Anordnung gemäß Anspruch 7, wobei das Getriebe mindestens ein Hauptgetriebe (13) und eine Split-Gruppe (14) umfasst, da durch gekennzeichnet, dass das Steuersystem (9) so ausgeführt ist, dass es die genannte Zeit folge so steuert, dass der Syn chronisiervorgang der Range-Gruppe zwar teilweise parallel mit dem Synchronisiervorgang des Hauptgetriebes abläuft, aber der erstgenannte Synchronisiervorgang nicht vor Ende des zweitge nannten Synchronisiervorgangs abgeschlossen wird.

9. Anordnung gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem (9) zur Heranziehung eines Temperaturpara meters für die Berechnung des genannten Werts ausgeführt ist.

10. Anordnung gemäß Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeich net, dass das Steuersystem (9) zur Ausgabe eines Signals bei Ab schluss des Schaltvorgangs für das mehrteilige Getriebe (12, 13, 14) ausgeführt ist.

11. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Speicher zur Aufnahme und Kumulierung des genannten Werts für im Getriebe durchgeführte Schaltvorgänge zwecks Anwendung als Ausdruck für den im Getriebe herrschenden Verschleißzustand angeordnet ist.

12. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, dass das Steuersystem (9) so angeordnet ist, dass es einen Synchronisiervorgang in einem Teilgetriebe initiiert, damit dieser zumindest für eine teilweise Drehzahlanpassung der betroffenen Teile beginnt und danach vor der vollständigen Durchführung unterbrochen wird.