DE3010865A1

DE3010865A1 - Vorrichtung zur steuerung eines automatischen stufengetriebes in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3010865A1
Application number: DE3010865A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 7016 Gerlingen Eschrich; Alfred Dipl.-Ing. Dr. 7250 Leonberg Müller; Achim 7141 Schwieberdingen Schreiber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-03-21
Filing date: 1980-03-21
Publication date: 1981-10-01
Also published as: US4422350A; DE3010865C2

Description

R. 6165

15.2.1980 Wt/Hm

ROBERT BOSCH GMBH₃ 7OOO STUTTGART 1

Vorrichtung zur Steuerung eines automatischen Stufengetriebes in Kraftfahrzeugen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer "Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches.

Bei Antrieben der verschiedensten Art, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, werden Stufenwechselgetriebe verwendet, um die Antriebsleistung eines Antriebsmotors auf den Abtrieb, etwa von einer Brennkraftmaschine auf die Räder, zu übertragen. Das Stufenwechselgetriebe dient hierbei zur bestmöglichen Ausnutzung günstiger Drehmomentbereiche des Antriebsmotors. Je nach Art des verwendeten Stufengetriebes wird während des ümschaltvorganges von einem Übersetzungsverhältnis in ein anderes die Zugkraft vom Antriebsmotor auf den Abtrieb unterbrochen oder nicht unterbrochen. Im letzteren Fall spricht man von Lastschaltgetrieben. Die heute üblichen Lastschaltgetriebe von Kraftfahrzeugen sind meist als Planetengetriebe ausgebildet, bei denen zum Wechsel des Übersetzungsverhält-

130040/0254

nisses jeweils Getriebeteile des Planetensatzes, beispielsweise die Sonne oder die Planeten oder der Steg, mit Hilfe von hydraulisch betätigbaren Kupplungen oder Bremsen, getrennt, angetrieben oder abgebremst werden. Hierzu sind Gangschaltventile vorgesehen, die die hydraulische Betätigung der den einzelnen Gängen zugeordneten Getriebeteile bewirken. Bei Umschalten eines Lastschaltgetriebes von einem alten in einen neuen Gang ist es daher erforderlich, das dem alten Gang zugeordnete Gangschaltventil abzuschalten und das dem neuen Gang zugeordneten Gar.gschaltventil zuzuschalten. Zur Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung ist es dabei erforderlich, zunächst das dem neuen Gang zugeordnete Gangschaltventil zuzuschalten und erst dann das dem alten Gang zugeordnete Gangschaltventil abzuschalten. Dieses Verfahren wird als positive überschneiaungssteuerung bezeichnet. Eine entsprechende Gangwechseleinrichtung für Lastschaltgetriebe ist beispielsweise in der DE-OS 27 42 031 beschrieben.

Bei den Gangwechselvorrichtungen der gattungsgemäßen Art hat sich jedoch gezeigt, daß vom Auftreten eines Gangschaltsignales, beispielsweise von einer elektronischen Getriebesteuerung, bis zum eigentlichen zeitlichen überschneidenden Betätigen der Reibelemente des Stufengetriebes eine gewisse Sicherheitszeit vorgegeben werden muß, um sicherzustellen, daß die hydraulischen Betätigungsorgane der Reibelemente auch vollständig gefüllt sind. Hierdurch wird jedoch der Gangwechselvorgang verlängert.

Wenn der Püllvorgang beendet ist und die Reibelemente in Eingriff gelangen, ohne jedoch schon ein nennenswertes Moment zu übertragen, werden diese zusätzlich belastet und es entsteht ein Momenteneinbruch am Abtriebsstrang.

130040/0254

β ; 3 δ

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, den Befüllungszustand der hydraulischen Betätigungsorgane der Reibelemente des Stufengetriebes zu überwachen und unmittelbar nach vollständigem Befüllen die zeitlich überschneidende Steuerung der Reibelemente zu bewirken. Hierdurch wird eine Verkürzung der Schaltzeit und eine Verringerung der Reibungsverluste im Stufengetriebe erzielt. Außerdem wird der auf das Fahrzeug einwirkende Ruck vermindert und damit der Fahrkomfort erhöht.

Zeichnung

Verschiedene Diagramme und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den zeitlichen Verlauf des Arbeitsdruckes in den Reibelementen des alten und des neuen Ganges sowie den zeitlichen Verlauf des Abtriebsmomentes und der Spannung am Druckregler während eines Umschaltvorganges nach dem Stande der Technik; Fig. ein Blockschaibild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Wie bereits eingangs erläutert, ist es bei Lastschaltgetrieben erforderlich, die Betätigung der Reibelemente des alten und des neuen Ganges zeitlich überschneidend vorzunehmen, um eine Zugkraftunterbrechung zu vermeiden. Die Betätigungskraft der Reibelemente, beispielsweise der Kupplungen des alten und des neuen Ganges entspricht dabei dem hydraulischen Druck in den Betätigungsorganen der Reib-

130040/0254

elemente, also etwa dem Kupplungsdruck. In Fig. 1 ist mit P„ und P_K der Kupplungsdruck in der Kupplung des alten und des neuen Ganges bezeichnet. Zum Zeitpunkt t tritt das Gangschaltsignal auf. Dies bewirkt, daß zunächst die Kupplung des neuen Ganges gefüllt wird. Hierzu strömt die hydraulische Arbeitsflüssigkeit in einen zylindrischen Arbeitsraum, und bewegt einen unter der Gegenkraft einer Druckfeder stehenden Kolben. Gelangt dieser Kolben an seinen Endanschlag, ist der Befüllungsvorgang plötzlich beendet und es entsteht eine Druckspitze, wie dies zum Zeitpunkt t,. in Fig. 1 für den zeitlichen ^ev\Q.Vif von P„ dargestellt ist. Die zum Befüllen der Kupplung erforderliche Zeit hängt von unterschiedlichen Bedingungen ab und kann vorher nicht genau festgelegc werden. Aus diesem Grunde wird bei den bekannten Vorrichtungen zur Steuerung von Lastschaltgetrieben ein Zeitintervall A t vom Eintreffen des Gangschaltbefehles (Zeitpunkt t ) bis zum Beginn des Kupplungseingriffs (Zeitpunkt tp) vorgesehen, um sicherzustellen, daß die Kupplung bei Beginn des Eingriffes gefüllt ist. Hierzu muß das Zeitintervall Δ t natürlich größer bemessen sein, als jede im Betrieb des Kraftfahrzeuges mögliche Befüllungszeit der Kupplung.

Ab dem Zeitpunkt t„ wird nun die Kupplung des neuen Ganges in Eingriff und die Kupplung des alten Ganges, deren Arbeitsdruck P₁, zum Zeitpunkt t von einen Sicherheitswert auf einen zum Übertragen des jeweiligen Momentes gerade noch ausreichenden Wert abgesenkt wurde, außer Eingriff gebracht, bis der Gangwechselvorgang zum Zeitpunkt tj, abgeschlossen ist. Dies ergibt sich aus den Druckverläufen für P„ und P„ in der.

i\n fta

Weise, daß der Druck P„ vom Zeitpunkt t„ ab, zu dem er einen Wert einnimmt, an dem die neue Kupplung zwar schon anliegt, jedoch noch kein oder nur ein sehr geringes Moment

130040/0254

."■ ^: 6 15

überträgt, bis sum Zeitpunkt t, erhöht wird, zu dem in der neuen Kupplung der zum Übertragen des jeweiligen Momentes gerade erforderliche Arbeitsdruck hergestellt ist und die neue Kupplung damit das gesamte Moment überträgt. Umgekehrt wird der Druck P„ der alten Kupplung vom Zeitpunkt tp bis zum Zeitpunkt t, vom Arbeitsdruck auf den Wert Null abgesenkt. Zum Zeitpunkt tu wird in der neuen Kupplung ein Sicherheitswert des Arbeitsdruckes, beispielsweise 150 % des zu übertragung des jeweiligen Momentes erforderlichen Druckes eingestellt, indem in bevorzugter Weise der Arbeitsstrom des Druckreglers auf einen konstanten hohen Wert eingestellt wird.

Der Verlauf des Kupplungsdruckes in den Kupplungen des alten und des neuen Ganges macht sich im Verlauf des Abtriebsmomentes M , in der ebenfalls in Pig. I dargestellten Weise bemerkbar. Ss fällt dabei auf, daß sowohl die Druckspitze zum Zeitpunkt. t* wie auch der Druckanstieg bzw. -Abfall zum

Zeitpunkt t_ Einbrüche .im .J.btcifibsmQinent-bewir-ken-r-Eine- —

schnelle zeitliche Änderung des Abtriebsmomentes hat jedoch einen Ruck am Fahrzeug zur Folge. In Fig. 1 sind Diagramme für eine Zughochschaltung dargestellt. Dies bedeutet, daß das Abtriebsmoment nach erfolgter Schaltung geringer ist als vorherv Die" TortibeTg"ehende~MOmerit^nüb"erhö'huTig"''""zw±sc'heTt t^im&t^ — ist dabei darauf zurückzuführen, daß der Motor abgetrennt werden muß, um die niedrige Synchrondrehzahl zu erreichen. Dabei bewirkt die Verminderung der Drallenergie des Motors eine vorübergehende Überhöhung des Abtriebsmomentes.

Erfindungsgemäß wird nun der Befüllungszustand der Kupplung des neuen Ganges überwacht, d.h. der Zeitpunkt t. exakt er-..£aß£_jund _in jler^ WejLse ausgewertet, daß unmittelbar zum Zeitpunkt t.. die Überschneidungssteuerung (tp bis t,) be-

130040/0254

■■ "- ■ 61 ε

ginnt. Diese Zusammenlegung der Zeitpunkte der vollständigen Befüllung der Kupplung und des Beginnes der Überschneidungssteuerung hat den Vorteil, daß nur die tatsächlich für das Befüllen der Kupplung erforderliche Zeit aufgewendet wird und außerdem die Einbrüche im Abtriebsmoment zu den Zeitpunkten t.. und tp zeitlich zusammenfallen. Es tritt damit am Fahrzeug nur ein Momenteneinbruch und damit ein Ruck auf.

Der Befüllungszustand der Kupplung wird erfindungsgemäß dadurch überwacht, daß die Spannung erfaßt wird, die an der Wicklung des elektrohydraulischen stromgesteuerten Druckreglers abfällt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der stromgesteuerte elektrohydraulische Druckregler 10 wird dabei von einer Endstufe 11 angesteuert, wobei der Strom durch den Druckregler 10 bzw. die Endstufe 11 den Arbeitsdruck des jeweiligen Reibelementes, also beispielsweise einer Kupplung, bestimmt. Ist nun der Füllvorgang der Kupplung beendet, bewirkt die Druckspitze zum Zeitpunkt t. eine Rückwirkung auf den Druckregler 10, die sich

—der
als Spitze/an der Wicklung des Druckreglers 10 anliegenden Spannung U_R bemerkbar macht, wie dies im untersten Diagramm der Fig. 1 dargestellt ist. Zur Erfassung der Spannung U_R ist der Wicklung des Magnetventils des Druckreglers 10 eine Schutzdiode 12 und ein Widerstand 13 parallel geschaltet. Wenigstens ein Teil der am Widerstand 13 abfallenden Spannung wird einer Schwellwertstufe 1*J zugeführt. Tritt nun zum Zeitpunkt t* die in Fig. 1 dargestellte Spannungsspitze auf, wird in Abhängigkeit von der am Widerstand 13 einstellbaren Schwelle über den Schwellwertschalter I^ ein Impuls ausgelöst. Dieser Impuls kann direkt dazu verwendet werden, um die Überschneidungssteuerung der Kupplungen des alten und des neuen Ganges einzuleiten.

130040/026A

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Ausgangssignal des Schwellwertschalters 14 über ein Flipflop 15 auf eine Getriebesteuereinheit 16 geleitet, die beispielsweis-e einen Mikroprozessor enthält. Tritt in der Getriebesteuereinheit 16 nun ein Gangschaltsignal zum Zeitpunkt t auf, wird der Rücksetzeingang des Flipflops 15 angesteuert und das Flipflop 15 damit für die Füllungsüberwachung vorbereitet. Ein Ausgangssignal des Schwellwertschalters 14, der das Ende des Befüllungsvorganges der Kupplung anzeigt, bewirkt nun ein Setzen des Flipflops 15 und damit die Weitergabe eines Signals an die Getriebesteuereinheit 16 bzxv. den in dieser vorgesehenen Mikroprozessor. Das Signal steht «wrr solange am Flipflop 15 an, bis beim nächsten Gangschaltsignal wieder der Rücksetzeingang des Flipflops 15 von der Getriebesteuereinheit 16 betätigt wird. Die Zwischenschaltung des Flipflops 15 bzw. die durch diesen bewirkte Zwischenspeicherung des Befüllungssignales hat den Vorteil, daß die Information vom Schwellwertschalter 14 ständig am Flipflop 15 anliegt und vom Mikroprozessor zu beliebigen Zeiten abgefragt werden kann. Es ist daher nicht erforderlich, daß der Mikroprozessor ständig den Schwellwertschalter 14 abfragt, ob gerade ein Befüllungssignal vorliegt oder nicht.

130040/0254

Claims

^R· c 1 δ 5

15.2.1980 Wt/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Ansprüche

!.!Vorrichtung zur Steuerung eines automatischen Stufengetriebes in Kraftfahrzeugen mit hydraulisch betätigten Reibelementen, bei der der hydraulische Arbeitsdruck der Reibelemte mit je einem stromgesteuerten elektrohydraulischen Druckregler einstellbar ist und bei der die Reibelemente des alten und des neuen Ganges zeitlich überschneidend betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Druckregler (10) eine Schwellwertstufe (14) geschaltet ist, deren Ausgangssignal den Beginn der zeitlichen Überschneidung des Eingriffs der Reibelemente bestimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Schwellwertstufe (14) auf den Setzeingang eines den Beginn des Eingriffs der Reibelemente steuernden Flipflops (15) gelegt ist, dessen Rücksetzeingang bei Beginn des Gangwechselvorganges (Gangschaltsignal) angesteuert wird.

130040/0254