DE2934477C2

DE2934477C2 -

Info

Publication number: DE2934477C2
Application number: DE2934477A
Authority: DE
Inventors: Walter Ing.(Grad.) 7121 Cleebronn De Stroh; Manfred Dipl.-Phys. Dr. 7016 Gerlingen De Schwab
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-08-25
Filing date: 1979-08-25
Publication date: 1987-10-22
Also published as: GB2057603A; FR2463877A1; JPS5635857A; JPH048661B2; US4370903A; DE2934477A1; FR2463877B1; GB2057603B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern des Schaltablaufs bei einem automatischen Getriebe gemäß der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei bekannten automatischen Stufengetrieben erfolgt das Umschalten zwischen zwei Gängen, bei dem üblicherweise eine Kupplung oder Bremse geöffnet (gelöst) und eine andere Kupplung oder Bremse ge schlossen werden muß, beim Vorliegen eines Schaltbefehles nach einem starren zeitlichen Schema, und hierbei kann beim Umschalten ein störender Schaltruck auftreten, ins besondere beim Herunterschalten im Zugbetrieb. Aus der US-PS 37 65 271 ist eine Vorrichtung zum Steuern des Schaltablaufs bei einem automatischen Getriebe bekannt, dem eine Strömungskupplung oder Strömungswandler vorgeschaltet ist. Ein Gang wechsel wird bei der bekannten Vorrichtung in Abhängig keit vom Motormoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgenommen. Die Schaltpunkte sind dabei als Funktion dieser beiden Parameter vorprogrammiert. Durch Vergleich der aktuellen Werte mit den vorgegebenen Werten wird ein Signal erzeugt, mittels dem eine Betätigung der Stellglieder möglich ist. Der Entgegenhaltung sind jedoch keine Hinweise zu entnehmen, wie die Synchron drehzahl der Turbine ermittelbar ist. Auch sind der Entgegenhaltung keine Vorschläge dahingehend zu ent nehmen, wie ein Schaltruck bei einem Gangwechsel verhindert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schaltablauf eines automatischen Stufengetriebes so zu steuern, daß der Schaltruck verminderbar ist. Der Einsatz sollte möglichst in Getrieben mit und ohne Freilauf möglich sein. Diese Auf gabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die Möglichkeit eröffnet ist, den Schaltablauf z. B. durch geeignetes Betätigen von Kupplungen in Abhängigkeit von der Turbinendrehzahl so zu steuern, daß der Schalt ruck vermindert wird. Die Synchrondrehzahl der Turbine wird unter Berücksichtigung der Getriebeausgangsdrehzahl und des Übersetzungsverhältnisses des automatischen Ge triebes berechnet. Unter dem Begriff Bestimmung des Syn chronpunkts soll sowohl verstanden werden, daß die tat sächliche Übereinstimmung der Turbinendrehzahl mit der Synchrondrehzahl festgestellt wird, als auch die vor herige Bestimmung des Zeitpunktes, zu dem der Synchron punkt erreicht sein wird; es ist nämlich wie später noch erläutert wird, häufig zweckmäßig, bestimmte Steuerungs maßnahmen kurze Zeit vor dem Synchronpunkt zu veranlassen.

Die Erfindung gestattet es, die Drehzahl des Turbinenrads eines Strömungswandlers oder einer Strömungskupplung dann, wenn der Kraftfluß unterbrochen ist, aufgrund der Tat sache zu ermitteln, daß bei diesem Schaltzustand des Ge triebes das Getriebeeingangsmoment nahezu den Wert 0 hat und daher der Schlupf zwischen der Pumpendrehzahl und der Turbinendrehzahl nahezu 0 ist, die Turbine läuft also etwa genau so schnell wie die Pumpe. Es kann daher die Pumpen drehzahl, die sich wegen der starren Kupplung mit dem An triebsmotor aus der Motordrehzahl ergibt, zur Bestimmung des Synchronpunkts oder daraus abgeleiteter Zeitpunkte oder zum Erkennen der Tatsache verwendet werden, daß die Pumpendrehzahl eine aus der Synchrondrehzahl abgeleitete Drehzahl erreicht hat. Die Vorrichtung ist daher auch dann betreibbar, wenn es aus konstruktiven Gründen nicht möglich oder nicht wünschenswert ist, die Drehzahl des Turbinenrads gesondert zu erfassen. Kurz vor Erreichen des Synchronpunktes wird dann durch einen Motoreingriff eine Reduzierung des Motormoments vorgenommen, so daß ein weiches und ruckfreies Einkuppeln ermöglicht wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. So ist es vorteilhaft, den Motoreingriff in Abhängigkeit von der Turbinendrehzahl vorzunehmen, so daß die Reduzierung des Motormoments entsprechend der Turbinendrehzahl er folgen kann. Weiterhin ist es vorteilhaft, in Abhängig keit von der Motordrehzahl und vorzugsweise der Last die jenige Drehzahl zu bestimmen, bei denen der Motoreingriff vor dem Synchronpunkt begonnen und danach beendet werden soll. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Motor eingriff nicht nach einem starren Schema erfolgt, sondern insbesondere lastabhängige Gegebenenheiten für die Dauer der Reduzierung des Motormoments berücksichtigt sind.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei bung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Kurvendar stellung, anhand der das erfindungsgemäße Verfahren er läutert wird, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Vor richtung zur Durchführung des Verfahrens.

Fig. 1 zeigt den Zeitablauf verschiedener Größen in einem Kraftfahrzeug mit automatischem Stufengetriebe, bei dem zwischen den Antriebsmotor und das Getriebe ein Strömungs wandler (Drehmomentwandler) geschaltet ist. Die Kurve a weist einen Abwärtssprung auf, der den Schaltbefehl für das Umschalten vom direkten in den zunächst niedrigen Gang anzeigt. Die Kurve b entspricht der Motordrehzahl, die Kurve c der Turbinendrehzahl, die Kurve d (gestrichelt) der Ge triebeausgangsdrehzahl, die Kurve e dem Getriebeaus gangsmoment, wobei im rechten Teil dieser Kurve mit einer ausgezogenen Linie der Momentverlauf ohne Motor eingriff und mit einer gestrichelten Linie mit Motorein griff dargestellt ist, und die Kurve f zeigt den Verlauf des Motormoments, der durch Motoreingriff verändert wird.

Nach dem Schaltbefehl zum Zeitpunkt t 0 vergeht eine durch die hydraulischen Eigenschaften des automatischen Getriebes bedingte kurze Zeit, bis zum Zeitpunkt t 1 die beim Umschalten zu lösen de Bremse oder Kupplung gelöst ist. Der Kraftschluß zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebeausgang ist unterbrochen, was durch den Abfall des Getriebeausgangsmoments (Kurve e) angezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt liegt die Turbinen drehzahl nT noch unterhalb der Motordrehzahl nM, der Wandler weist also einen merklichen Schlupf auf, der u. a. von der zum Antriebsmotor gelieferten Leistung ab hängt. Zum Zeitpunkt t 1 wird die von der Turbine abgegebene Leistung nahezu 0, und die Turbinendrehzahl nT wird daher bei etwa gleichbleibender Motordrehzahl nM beschleunigt, wobei der Antriebsmotor die zum Be schleunigen der Turbine benötigte Leistung abgibt. Da bei nahezu fehlender Belastung der Turbine der Schlupf des Wandlers fast 0 ist, gleichen sich Motordrehzahl und Turbinendrehzahl sehr schnell aneinander an und haben zum Zeitpunkt t 2 die gleichen Werte, von hier an erhöht sich die Motordrehzahl und die Turbinendrehzahl weiter.

Die Synchrondrehzahl der Turbine betrage unter Zugrunde legung der gerade herrschenden Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und des Übersetzungsverhältnisses des Getrie bes nach dem Herunterschalten n 1. Würde das Motormoment unverändert beibehalten werden, so würde der Freilauf des automatischen Getriebes dann, wenn die Turbinen drehzahl den Wert n 1 erreicht hat, sehr heftig greifen, und infolge von Drehschwingungen der das Drehmoment übertragenden Teile würden sich die in der Kurve e im rechten Teil angedeuteten Schwingungen ergeben, die zu Drehmomentenüberhöhungen und zu einem äußerst störenden Schaltruck führen.

Es wird daher kurz bevor die Turbinendrehzahl die Syn chrondrehzahl n 1 erreicht hat, nämlich beim Vorliegen einer Turbinendrehzahl und Motordrehzahl n 2, das Motor moment sehr stark verringert (Kurve f), so daß der Frei lauf bei Erreichen der Synchrondrehzahl n 1 nur mit einem sehr stark verringerten Schaltruck oder ohne Schaltruck greift. Sobald der Freilauf gegriffen hat, also das mit dem Freilauf gekoppelte Getriebeteil in seiner Bewegung blockiert ist, besteht wieder eine kraftschlüssige Ver bindung zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebeaus gang, und daher bleibt von nun an die Turbinendrehzahl bei dem beispielhaft geschilderten Schaltungsablauf etwa konstant, während sich die Motordrehzahl noch er höht, bis der zur Übertragung der Motorleistung erfor derliche Schlupf des Wandlers wieder erreicht ist.

An sich wäre es möglich, das Motormoment sofort beim Er reichen der Synchrondrehzahl wieder zu erhöhen; aus Sicherheitsgründen, nämlich deswegen, weil eine zu frühe Erhöhung des Motormoments die gewünschte Verminderung des Schaltrucks zunichte machen würde, wird jedoch der Motoreingriff erst kurze Zeit nach dem Zeitpunkt t 4 beendet, wo die Motordrehzahl nM die Synchrondrehzahl n 1 erreicht hat. Im Ausführungsbeispiel wird der Motor eingriff daher dann beendet, wenn die Motordrehzahl nM den Wert n 3, der etwas höher ist als n 1, erreicht hat; dies ist zum Zeitpunkt t 5 der Fall. Zum Zeitpunkt t 6 an ist die Motordrehzahl wieder konstant. Der Schaltruck kann weiter dadurch vermindert werden, daß der Motoreingriff zum Zeitpunkt t 5 nicht plötzlich beendet wird, sondern daß das Motormoment, wie in der Kurve f angedeutet ist, vom Zeitpunkt t 5 an bis zu einem nach dem Zeitpunkt t 6 liegenden Zeitpunkt t 7 stetig vergrößert wird. Das Ge triebeausgangsmoment steigt vom Zeitpunkt t 4 bis zum Zeitpunkt t 7 auf den unter Berücksichtigung der abge gebenen Motorleistung und Fahrgeschwindigkeit neuen Wert an.

Da die Drehzahldifferenz zwischen dem Antriebsmotor bzw. der Pumpe und der Turbine je nach Lastzustand und abso lutem Wert der Drehzahlen starken Schwankungen unter liegt, kann aus der Motordrehzahl nicht auf einfache Weise die Turbinendrehzahl ermittelt werden, solange am Getriebeausgang Leistung abgegeben wird. Sobald je doch der Kraftschluß zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebeausgang unterbrochen ist, und sich die Turbinen drehzahl an die Motordrehzahl angeglichen hat, ist die Motordrehzahl ein ausreichend genaues Maß für die Tur binendrehzahl.

Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung weist einen Synchron drehzahlrechner 1 auf, dem durch einen Meßwertgeber ständig ein für die Getriebeausgangsdrehzahl nab charakte ristisches Signal zugeführt ist, ferner ein Signal, das den neu einzuschaltenden Gang charakterisiert, und das Schaltsignal. Der Synchrondrehzahlrechner 1 enthält die Drehzahlübersetzungsverhältnisse i zwischen der Tur binendrehzahl und der Getriebeausgangsdrehzahl für die einzelnen Gänge gespeichert und berechnet nach dem Auf treten des Schaltsignals ständig die Synchrondrehzahl nach der Formel n 1=nab×i. Dabei werden auch Ände rungen der Fahrgeschwindigkeit während des Schaltvor ganges laufend erfaßt, weil die Getriebeausgangsdreh zahl nab ständig ermittelt wird. Die ermittelte Synchron drehzahl n 1 wird einem Eingriffsdrehzahlrechner 2 zu geführt, der die für Beginn und Ende des Eingriffs maß geblichen Drehzahlen nach folgenden Formeln ermittelt:
n 2 = n 1 - Δ 1 n (nM, Last) und
n 3 = n 1 + Δ 2 n (nM, Last).

Zur Berechnung dieser Größen werden in der ange deuteten Weise dem Rechner 2 Meßwerte für die Motordreh zahl nM und für die Last, also die Gaspedalstellung, zu geführt. Die für die Drehzahlen n 2 und n 3 charakteristi schen Ausgangssignale des Rechners 2 werden jeweils einem Komparator 3 bzw. 4 zugeführt, in dem diese Dreh zahlwerte mit der tatsächlichen Drehzahl nM des An triebsmotors verglichen werden und beim Überschreiten der Drehzahl n 2 gibt der Komparator 3 ein den Beginn des Motoreingriffs auslösendes Signal ab und beim Überschrei ten der Drehzahl n 3 gibt der Komparator 4 ein das Ende des Motoreingriffs auslösendes Signal ab. Der Motorein griff selbst kann in jeder beliebigen Weise erfolgen, die sicherstellt, daß das Motordrehmoment verringert wird. Es kommen hierbei Verstellung des Zündzeitpunkts, Verringerung der Einspritzmenge, teilweises Schließen der Drosselklappen, um nur einige beispielhafte Möglich keiten zu nennen, in Frage.

Die Berechnung der Drehzahldifferenzen Δ 1 n und Δ 2 n unter Berücksichtigung der Motordrehzahl und der Last erlaubt eine besonders wirkungsvolle Reduzierung des Schalt rucks, weil diese Drehzahldifferenzen je nach dem Be lastungszustand des Kraftfahrzeugs unterschiedlich groß sind und daher eine besonders gute Anpassung an die tatsächlichen Erfordernisse vorliegt. Man kann im einfachsten Fall jedoch die Drehzahldifferenzen Δ 1 n und Δ 2 n als feste Größen vorgeben, die dann vorzugsweise unter Berücksichtigung der am häufigsten vorkommenden Schaltvorgänge so gewählt sind, daß bei diesen häufig auftretenden Schaltvorgängen der Schaltruck möglichst stark verringert wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern des Schaltablaufs bei einem automatischen Stufengetriebe mit vorgeschaltetem Strö mungswandler oder vorgeschalteter Strömungskupplung beim Rückschalten mit Lastunterbrechung, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Synchrondrehzahlrechner (1) zum Be stimmen des Synchronpunktes oder davon abgeleiteter Größen unter Verwendung der Getriebeausgangsdrehzahl und des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes vorgesehen ist, wobei die Synchrondrehzahl der Turbine nach Beginn des Schaltvorgangs und Unterbrechung des Kraftflusses zwischen Getriebeeingang und Getriebeausgang aus der Pumpendrehzahl des Wandlers bzw. der Kupplung ermittelt wird, und daß ein Eingriffsrechner (2) vorgesehen ist, durch den vor dem Synchronpunkt ein Motoreingriff zur Reduzierung des Motormoments vorgenommen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motoreingriff in Abhängigkeit von der Turbinen drehzahl erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Eingriffsrechner (2) unter Berück sichtigung der Motordrehzahl und vorzugsweise der Last diejenigen Motordrehzahlen ermittelt, bei denen der Motoreingriff vor dem Synchronpunkt begonnen und danach beendet werden soll.