DE4023365C2 - Verfahren zum Schalten eines automatischen Stufenwechselgetriebes - Google Patents
Verfahren zum Schalten eines automatischen StufenwechselgetriebesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten eines automatischen
Stufenwechselgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Schaltvorgänge in Getrieben sind stets mit Drehmomentänderungen verbunden.
Insbesondere automatische Stufenwechselgetriebe in Kraftfahrzeugen weisen
Momentenänderungen auf, die von der Bedienungsperson oder den Fahrzeuginsassen als
unangenehm empfunden werden können. Der Schaltkomfort eines Getriebes kann durch die
auftretenden Momentenänderungen beschrieben werden. Durch sorgfältige Feinabstimmung
in der Steuerung der Schaltglieder eines automatischen Getriebes kann der Schaltkomfort
im Einzelfall optimiert werden. Dies betrifft insbesondere die zeitliche Abfolge der in einem
Planetengetriebe wirksamen Kupplungen und Bremsen. Durch Toleranzen in der Fertigung
und durch unterschiedliche Betriebsbedingungen, z. B. schwankende Motorleistungen, ist
eine einmal vorgenommene Abstimmung nicht für alle Getriebe des gleichen Typs und nicht
auf Dauer optimal. Besonders wirkt sich dieser Zusammenhang beim Zurückschalten unter
Last aus, weil hier das Antriebsmoment für das Hochdrehen des Motors benötigt wird und
deshalb das an den Antriebsrädern wirksame Moment nahezu auf Null zurückgeht.
Vor diesem Hintergrund ist die DE 38 06 741 A1 bekannt geworden, in der ein
automatisches Fahrzeuggetriebe sowie adaptiv gesteuerte Gangschaltvorgänge
beschrieben werden. Gemäß dieses Standes der Technik wird zur Verhinderung von
Schaltstößen während eines Schaltvorgangs vorgeschlagen, daß die
Eingriffsgeschwindigkeit einer Getriebekupplung oder einer Getriebebremse derart gesteuert
wird, daß die Eingriffsgeschwindigkeit in einer Anfangsperiode eines Gangschaltvorganges
für eine vorbestimmte Zeitdauer schneller als in der verbleibenden Zeitdauer ist. Dazu ist
eine Steuerschaltung vorgesehen, die die Gangschaltvorgänge überwacht und die
vorbestimmte Zeitdauer in Abhängigkeit von den Ergebnissen des allerletzten
Gangschaltvorganges ändert und den geänderten Wert für die Benutzung bei einem
nachfolgenden Gangschaltvorgang speichert.
Außerdem ist aus der DE-AS 11 45 495 eine Regeleinrichtung für die Übertragungsfähigkeit
einer Kraftfahrzeugkupplung bekannt, mit der zur Kupplungssteuerung das tatsächlich
verfügbare Motordrehmoment durch die Ermittlung der Aggregateverlagerung bestimmbar
ist.
Schließlich offenbart die DE 34 36 190 A1 ein Verfahren zur elektronischen Steuerung eines
automatischen Fahrzeuggetriebes, bei dem eine den Schaltvorgang charakterisierende
Größe, die beispielsweise die Schleifzeit, die Schaltzeit oder der Drehzahlgradient während
der Schleifzeit eines Getriebereibelementes mit einer gespeicherten Sollgröße verglichen
wird, wobei bei Überschreiten einer vorgebbaren Abweichung ein Korrekturwert gespeichert
wird. Dieser wirkt für die darauffolgenden Schaltvorgänge korrigierend im Sinne einer
adaptiven Steuerung auf die Bildung einer Steuergröße für die Reibelemente, vorzugsweise
für den hydraulischen Druck, ein. Auf diese Weise können Serienstreuungen oder
Alterungseffekte kompensiert werden, wodurch unter anderem
Schaltungsqualitätsschwankungen vermieden werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Schaltkomfort eines Getriebes der eingangs
genannten Art zu verbessern und auch unter sich ändernden Betriebsbedingungen
beizubehalten.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst. Drehmomentänderungsabhängige Größen
werden während eines Schaltvorgangs erfaßt und anschließend ausge
wertet. Über das Ergebnis dieser Auswertung erfolgt eine Anpas
sung der Getriebesteuerung bzw. der Steuerung der einzelnen Schalt
glieder. Auf diese Weise verbessert sich die Schaltungsqualität
mit jedem Schaltvorgang. Eine Änderung der Randbedingungen, z. B.
Abnutzung der Schaltglieder oder nachlassende Motorleistung, kann
so automatisch mit berücksichtigt werden.
Die Erfindung richtet sich besonders auf die Auswertung von Rück
schaltvorgängen. Ebensogut ist jedoch eine Auswertung der Hochschalt
vorgänge im Rahmen der Erfindung möglich.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen. Bevorzugte Ausführungsformen werden im folgenden
anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung der Motordrehzahlen über der Zeit
bei einem Rückschaltvorgang vom Gang M in den nächst
niedrigeren Gang M-1, und zwar für drei verschiedene
Schaltverläufe A, B und C;
Fig. 2 einen Verlauf der gemessenen Drehzahl am Getriebeaus
gang beim Einlegen eines Schaltgliedes (Kupplung oder
Bremse) für den Fall, daß die Motordrehzahl größer
ist als die zur einzulegenden Gangstufe gehörende
Synchrondrehzahl, nmot < nsyn;
Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 2, jedoch mit nmot < nsyn;
Fig. 4 einen Verlauf der am Getriebeausgang gemessenen Dreh
zahl, hier mit einem zu spät eingelegten kommenden
Schaltglied;
Fig. 5 eine Darstellung gemäß Fig. 4, jedoch mit einem zu
früh eingelegten kommenden Schaltglied;
Fig. 6 eine Darstellung gemäß Fig. 5, jedoch mit möglichst
geringen Schwankungen der Drehzahl nGA am Getriebe
ausgang.
Weiterhin Teil der Beschreibung sind das Diagramm 1 mit der Dar
stellung eines prinzipiellen Schaltungsablaufs während eines Rück
schaltvorganges, und das Diagramm 2 mit einer ablaufplanmäßigen
Darstellung der Auswertung der Drehzahlbeobachtung während eines
Rückschaltvorganges.
Es wird zunächst Bezug genommen auf das Diagramm 1. Während eines
beliebigen Rückschaltvorganges in einem rechnergesteuerten Stufen
wechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug wird durch den Rechner zunächst
der Schaltvorgang aufgrund unterschiedlicher Kriterien wie Drehzahl,
Last oder dgl. gestartet. Zur Zeit tLM wird das den aktuellen
Gang m haltende Schaltglied gelöst. Zum Zeitpunkt tEM-1 wird
das kommende Schaltglied für den nächstniedrigeren Gang m-1
eingelegt. Die Spanne zwischen den beiden genannten Zeiten wird
als Δts bezeichnet. Der Schaltvorgang ist schließlich beendet.
Grundsätzlich ist auch eine Schaltung in den übernächsten nie
drigeren Gang m-2 ausführbar. Die Zeitspanne Δts ist in jedem
Schaltvorgang von verschiedenen Parametern abhängig. Dies können
sein die Geschwindigkeit v, der Gangsprung zum Gang m-1 oder
weiter, die Drosselklappenstellung, die Motortemperatur (Kalt
start) u. a.
Die Erfindung sieht nun vor, daß während eines jeden Rückschalt
vorganges die Schaltqualität bzw. der Schaltkomfort beobachtet
und ausgewertet wird. Als Ergebnis dieser Auswertung erfolgt eine
Anpassung der Zeitspanne Δts für den nächsten Schaltvorgang der
gleichen Art. Der Begriff der gleichen Art bezieht sich auf den
möglichen Gangsprung, das heißt alter Gang und neuer Gang müssen
dieselben sein und außerdem findet der Schaltvorgang in einem
von mehreren definierten Geschwindigkeitsbereichen statt.
Möglich ist auch eine zusätzliche Abhängigkeit von den oben
weiterhin genannten Parametern Gangsprung, Drosselklappenstel
lung, Motortemperatur u. a.
Die Schaltqualität wird durch Beobachtung und Auswertung drehmoment
änderungsabhängiger Größen ermittelt. In diesem Fall ist dies
eine von Getriebeaggregatverlagerungen abhängige Änderung der
am Getriebeausgang gemessenen Drehzahl. Die Fig. 2 bis 5 ver
deutlichen die Zusammenhänge zwischen dem Verlauf der gemessenen
Drehzahl nGA in Abhängigkeit von verschiedenen Schaltgliedaktionen.
Die Drehzahl nGA wird gemessen am Getriebegehäuse einer achsparallel
angeordneten Motor-Getriebe-Einheit, beispielsweise durch einen
induktiven Aufnehmer, der auf Verzahnungen der Getriebeausgangs
welle reagiert und entsprechende elektrische Signale an den Ge
trieberechner weiterleitet. Bei konstanter Geschwindigkeit, konstan
ter Last und ohne Schaltaktionen ist die gemessene Drehzahl nGA
weitgehend konstant. Dabei ist zu beachten, daß die Drehzahl
nGA zwangsläufig mit der Fahrzeuggeschwindigkeit zusammenhängt,
weil zwischen Getriebeausgang und Fahrzeugrädern eine weitgehend
drehfeste Verbindung vorausgesetzt wird. Aus diesem stabilen Zu
stand heraus wird nun zum Zeitpunkt tE ein bestimmter Gang durch
Betätigung eines Schaltgliedes eingelegt, während die Motordrehzahl
nMOT größer ist als die zu dem eingelegten Gang gehörende Synchron
drehzahl nsyn. Aufgrund der unterschiedlichen Drehzahlen wird
das Fahrzeug beschleunigt und der Motor gebremst, wobei die Brems
wirkung auf den Motor für diesen Fall die wichtigere ist. Die
Lagerung des Motor-Getriebe-Aggregates läßt eine geringe, gedämpfte
Rückdrehung gegenüber der Getriebeausgangswellendrehrichtung zu.
Dadurch ergibt sich die in Fig. 2 gezeigte kurzfristige Erhöhung
der gemessenen Drehzahl nGA nach dem Zeitpunkt tE. Durch eine
in der Regel nicht vollkommene Dämpfung ergibt sich das leichte
Überschwingen nach unten.
Fig. 3 zeigt den Fall, daß beim Einlegen eines Schaltgliedes
die Motordrehzahl nmot noch kleiner ist als die zugehörige Synchron
drehzahl nsyn. In diesem Fall muß die Motordrehzahl über das Ge
triebe "hochgezogen" werden. Auch hier kommt es zunächst zu einem
Mitdrehen des Aggregates mit der Getriebeausgangswelle und zu
einem Absacken der gemessenen Drehzahl nGA. Es wird davon ausge
gangen, daß die Einstellung des Motors grundsätzlich einer höheren
Drehzahl entspricht. Demzufolge will der Motor über die Synchron
drehzahl nsyn hinausdrehen, wodurch es im weiteren Verlauf zu
einer gemessenen Drehzahl wie in Fig. 2 kommt.
Die rechnerische Erfassung und Auswertung der zuvor beschriebenen
Reaktionen, bzw. der entsprechenden Drehzahlmeßwerte nGA als Funktion
der Zeit, ist Bestandteil der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 zeigt
eine Übersicht über drei gleichartige Schaltvorgänge unter Dar
stellung der Motordrehzahl nMOT über der Zeit. Es findet ein Wechsel
vom Gang in in den nächstniedrigeren Gang m-1 statt. Entsprechend
ist die Drehzahl nm die Ausgangsdrehzahl und die Drehzahl nm-1
die Synchrondrehzahl des Motors für den kommenden Gang und nicht
etwa - wie in den Fig. 2 bis 5 - ein Drehzahlmeßwert am Ge
triebeausgang. tLM bezeichnet den Zeitpunkt des Lösens des Schalt
gliedes für den Gang m. Die in der Fig. 1 rechts davon eingetragenen
Zeitpunkte tam-1 usw. bezeichnen die Zeitpunkt des Einlegens
des kommenden Schaltgliedes, jeweils für die verschiedenen Kurven
a, b und c. Es wird ausgegangen von dem "Normalfall", dargestellt
durch die Kurve a. Zum Zeitpunkt tLm wird das haltende Schaltglied
gelöst, der Motor dreht hoch (Rückschaltvorgang) und zu einem
bestimmten Zeitpunkt tam-1 wird das Schaltglied des nächst
niedrigeren Ganges eingelegt. Die Motordrehzahl wird dadurch sta
bil und pendelt sich auf dem Wert nm-1 ein.
Die Kurve zeigt demgegenüber eine Fehleinstellung des Getriebes.
Das kommende Schaltglied wird zu spät betätigt. Dadurch dreht
der Motor zu hoch, die Drehzahl muß durch das kommende Schalt
glied "eingefangen" werden. Auswirkungen sind starkes Beschleuni
gungsnicken der Fahrzeuginsassen sowie im Getriebe entstehende
übergroße Reibungswärme.
Die Kurve b zeigt einen weiteren nicht optimalen Verlauf. Es wird
hier von einer geringeren Motorleistung ausgegangen, z. B. aufgrund
einer großen Höhe über dem Meeresspiegel. Entsprechend dreht der
Motor nach dem Lösen des haltenden Schaltgliedes mit einer fla
cheren Kurve hoch. Beim Einlegen des kommenden Schaltgliedes ist
die Motordrehzahl so niedrig, daß sie vom Getriebe hochgezogen
wird. Auch hier ist in dem betrachteten Zeitraum die Fahrzeugge
schwindigkeit v weitgehend konstant.
Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen den Verlauf der am Getriebeausgang
gemessenen Drehzahl nGA für die zuvor anhand der Fig. 1 beschrie
benen Fälle a, b und c.
Die Darstellung in Fig. 4 betrifft den Kurvenverlauf c mit einem
zeitlich zu späten Einlegen des Schaltgliedes für den kommenden
Gang m-1. Das haltende Schaltglied wird zunächst gelöst und
daran anschließend erfolgt das Einlegen des nächsten Ganges. Die
Abweichung der gemessenen Drehzahl nGA ist umso größer, je höher
die Motordrehzahl nmot gekommen war.
Fig. 5 betrifft den Kurvenverlauf b. Hier wird das kommende Schalt
glied zu früh eingelegt, so daß die Motordrehzahl noch nicht die
Synchrondrehzahl für den kommenden Gang erreicht hat.
Die Abweichung der gemessenen Drehzahl nach unten - nmin - ist
besonders groß.
Fig. 6 betrifft den Kurvenverlauf a. Die zeitliche Abstimmung
der Schaltglieder ist weitgehend optimiert. Das heißt, der Drehzahl
anstieg in Fig. 2 findet hier zum optimalen Zeitpunkt statt.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß während jedes Rückschalt
vorganges die Verläufe der Drehzahlmeßwerte
nGA = f (t)
erfaßt und ausgewertet werden und die Schaltungsparameter für
zukünftige Schaltungen gleicher Art unmittelbar beeinflussen.
Anstelle der Drehzahlmeßwerte können auch Beschleunigungsmeßwerte
verarbeitet werden.
Ein Beispiel für diese Art der Auswertung
ist im Diagramm 2 gezeigt. Es erfolgt deshalb als erstes ein Ver
gleich der niedrigsten Drehzahl nmin mit einem ersten Grenzwert
n1 schwell. Sofern nmin darunter liegt, wird der Schaltvorgang
als "Verspanner definiert, anderenfalls als "Ausreißer". Im Falle
des "Verspanners" erfolgt ein weiterer Vergleich mit einem noch
niedrigeren zweiten Grenzwert n2 schwell. Sofern nmin darunter
liegt, findet eine Korrektur der Zeitspanne Δts für den nächsten
gleichartigen Schaltvorgang statt. Die Korrektur erfolgt umso
stärker, je größer der Abstand von nmin zu n2 schwell ausfällt.
Falls nmin größer oder gleich dem Grenzwert n2 schwell ist, er
folgt keine Korrektur und die Auswertung ist beendet.
Für den Fall eines "Ausreißers" findet ein Vergleich statt zwi
schen dem größten auftretenden Meßwert nmax und einem dritten
Grenzwert n3 schwell, der oberhalb des stabilen, eingeschwungenen
Drehzahlmeßwertes liegt. Ergibt der Vergleich, daß das Maximum
nmax größer ist als der Grenzwert, dann findet wiederum eine Kor
rektur der Zeitspanne Δts statt. Ist das Maximum nmax kleiner
als der Grenzwert, so ist auch hier die Auswertung beendet.
Die Grenzwerte n1 schwell usw. sind nicht als Absolutwerte vorge
gegeben, sondern vielmehr als Differenzen zum eingeschwungenen
Drehzahlmeßwert bzw. zum Mittelwert der gemessenen Drehzahl. Die
Bezugsgröße wird vorzugsweise innerhalb eines Zeitfensters be
trachtet, da mit einem Signal zum Einlegen des kommenden Schalt
gliedes beginnt und nach Beendigung des Schaltvorganges endet.
Möglich ist auch die Bestimmung der Bezugsgröße durch Betrach
tung der Meßwerte vor Beginn des Schaltvorgangs. Anstelle der
Drehzahl selbst ist auch die Verwendung der Beschleunigung - Änderung
der Drehzahl - als Bezugsgröße sowie als Grenzwerte vorteilhaft.
Fig. 4 betrifft den Fall, daß
eine Korrektur von Δts aufgrund eines zu hohen Meßwertes nmax
erforderlich ist. Im Diagramm 2 ist dies der Entscheidungsast
rechts unten.
Fig. 5 betrifft den Entscheidungsast links unten im Diagramm 2.
Fig. 6 betrifft den Entscheidungsast ganz links im Diagramm 2.
Der Meßwertverlauf ist zwar als "Verspanner" definiert. Er ist
aber so klein, daß keine Korrektur vorgenommen wird.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform werden nicht die
Minima und Maxima der Kurvenverläufe zur Auswertung herangezogen,
sondern vielmehr die Größe der durch die Kurven eingeschlossenen,
schraffierten Flächen. Aufgrund der Abweichungen nach oben und
nach unten können positive und negative Flächen definiert werden.
Die Zeitspanne Δts wird so eingestellt, daß die Gesamtfläche
möglichst Null wird. Eine eben solche Differenzbildung ist natürlich
auch mit den Minima und Maxima der Meßwerte gegenüber dem stabilen,
eingeschwungenen gemittelten Meßwert möglich.
Claims (3)
1. Verfahren zum Schalten eines mit einem Antriebsmotor zu einer Motor-Getriebe-Einheit
verbundenen automatischen Stufenwechselgetriebes,
insbesondere zum Rückschalten eines mittels Schaltglieder wie Kupplungen und Bremsen schaltbaren Planetengetriebes,
durch deren Anlegen oder Lösen Getriebeschaltvorgänge durchführbar sind, bei dem ein für die Bewertung der Schaltqualität eines Schaltvorgangs charakteristischer Wert ermittelt wird
und zur Nutzung bei dem nächsten gleichartigen Schaltvorgang abgespeichert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß während eines Schaltvorgangs die Getriebeabtriebswellendrehzahl mittels eines karosseriefesten Sensors derart gemessen wird, daß durch die Motor-Getriebe-Einheit verursachte Verlagerungsbewegungen als Drehzahländerungen im zeitlichen Verlauf der Getriebeabtriebswellendrehzahl erkennbar sind,
daß in Abhängigkeit von den während des Schaltvorgangs ermittelten maximalen und minimalen Drehzahländerungen nmax, nmin der Zeitraum dt zwischen dem Lösen des bisherigen und dem Anlegen des neuen Schaltgliedes neu festgelegt wird,
und daß der so ermittelte neue Zeitraum dt zu einer die Antriebsstrangbewegung reduzierenden Nutzung bei dem nächsten gleichartigen Schaltvorgang abgespeichert wird.
insbesondere zum Rückschalten eines mittels Schaltglieder wie Kupplungen und Bremsen schaltbaren Planetengetriebes,
durch deren Anlegen oder Lösen Getriebeschaltvorgänge durchführbar sind, bei dem ein für die Bewertung der Schaltqualität eines Schaltvorgangs charakteristischer Wert ermittelt wird
und zur Nutzung bei dem nächsten gleichartigen Schaltvorgang abgespeichert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß während eines Schaltvorgangs die Getriebeabtriebswellendrehzahl mittels eines karosseriefesten Sensors derart gemessen wird, daß durch die Motor-Getriebe-Einheit verursachte Verlagerungsbewegungen als Drehzahländerungen im zeitlichen Verlauf der Getriebeabtriebswellendrehzahl erkennbar sind,
daß in Abhängigkeit von den während des Schaltvorgangs ermittelten maximalen und minimalen Drehzahländerungen nmax, nmin der Zeitraum dt zwischen dem Lösen des bisherigen und dem Anlegen des neuen Schaltgliedes neu festgelegt wird,
und daß der so ermittelte neue Zeitraum dt zu einer die Antriebsstrangbewegung reduzierenden Nutzung bei dem nächsten gleichartigen Schaltvorgang abgespeichert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bewertung der Schaltqualität ein über ein Zeitfenster gemittelter Meßwert mit
dem Minimum bzw. dem Maximum des Meßwertes innerhalb des Zeitfensters
verglichen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Bewertung der Schaltqualität in Abhängigkeit vom stabilen
eingeschwungenen Drehzahlmeßwert vor dem Schaltvorgang gebildete
Drehzahlgrenzwerte (n1 schwell; n2 schwell; n3 schwell) mit den während des Schaltvorganges
auftretenden Extremwerten verglichen werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4023365A DE4023365C2 (de) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Verfahren zum Schalten eines automatischen Stufenwechselgetriebes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4023365A DE4023365C2 (de) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Verfahren zum Schalten eines automatischen Stufenwechselgetriebes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4023365A1 DE4023365A1 (de) | 1992-01-30 |
DE4023365C2 true DE4023365C2 (de) | 1998-04-02 |
Family
ID=6410843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4023365A Expired - Lifetime DE4023365C2 (de) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Verfahren zum Schalten eines automatischen Stufenwechselgetriebes |
Country Status (1)
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DE (1) | DE4023365C2 (de) |
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