DE4315598A1

DE4315598A1 - Steuerungs- und Regelungsverfahren zur Erhöhung des Schaltkomforts beim Schalten eines automatischen Stufenwechselgetriebes

Info

Publication number: DE4315598A1
Application number: DE19934315598
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl Ing Kruse; Norbert Dipl Ing Ramm
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1992-05-22
Filing date: 1993-05-11
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2013-05-12
Also published as: DE4315598B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungs- und Regelungsverfahren zur Erhöhung des Schaltkomforts beim Schalten eines automatischen Stufenwechselgetriebes, bei dem die Steuerung der Schaltglieder (Bremsen und Kupplungen) des Getriebes aufgrund von Steuerungspa rametern erfolgt, die vor dem Schaltvorgang gemessen und/oder festgelegt wurden.

Es ist allgemein bekannt, daß Schaltvorgänge in Getrieben mit Drehmomentenänderungen verbunden sind, die sich auch bei automa tischen Lastschaltgetrieben nicht vollständig ausschließen las sen. Der Fahrer eines Fahrzeuges mit einem solchen Getriebe emp findet diese Drehmomentenänderungen während des Schaltvorganges als einen mehr oder weniger stark ausgeprägten Ruck des Fahrzeu ges. Die Ursache für diese kurzzeitige Beschleunigung des Fahr zeuges liegt darin, daß die Zu- und Abschaltung von Kupplungen und Bremsen in einem automatischen Stufenwechselgetriebe bislang nur unvollkommen aufeinander abgestimmt werden konnte.

Zur Lösung dieses technischen Problemes wurde in der US-PS 4,102,222 vorgeschlagen, zur Realisierung eines freilauflosen Au tomatikgetriebes mit verbessertem Schaltkomfort ein Steuerungs- und Regelungssystem vorzusehen, bei dem in Abhängigkeit von dem gemessenen Getriebeausgangswellendrehmoment und dem Motordrehmo ment der optimale Zeitpunkt für die Abschaltung der Kupplung des bisherigen Ganges ermittelt wird. Dadurch wird einerseits eine Schonung des hinzuzuschaltenden Schaltgliedes erreicht und ande rerseits der unvermeidbare Einbruch in dem Abtriebswellendrehmo ment minimiert.

Nachteilig an diesem Steuerungs- und Regelungssystem ist, daß mit ihm unter Vermeidung der Notwendigkeit eines Freilaufes nur der Beginn des Schaltvorganges komfortabler wird, da ein möglichst konstantes Getriebeabtriebswellendrehmoment mit dieser Vorrich tung nicht erreichbar ist.

Zur Verbesserung des Schaltkomforts und damit der Fahrqualität wurde in der DE-OS 40 23 365 vorgeschlagen, beim Schaltvorgang eines automatischen Stufenwechselgetriebes die Schaltqualität durch Bestimmung oder Erfassung drehmomentänderungsabhängiger Größen zu ermitteln, um dann nach dem Schaltvorgang die Schal tungsparameter zur Steuerung des Getriebes und/oder der Schalt glieder zur Optimierung des nächsten Schaltvorgangs anzupassen. Auf diese Weise verbessert sich die Schaltqualität in einem Selbstlernverfahren mit jedem Schaltvorgang.

Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß die Getriebeschaltung erst in einem mehr oder weniger langdauernden Einfahrprozeß den für jede Fahrsituation optimalen Schaltvorgang erlernen muß, denn nur annähernd gleiche Fahrsituationen können mit Hilfe der fahr situationsbedingten und erlernten Steuerungsparameter optimal weich geschaltet werden. Soll auf einen solchen Einfahrvorgang verzichtet werden, so muß hingenommen werden, daß während des ge samten Getriebelebens Schaltvorgänge unterschiedlicher Qualität stattfinden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, den Schaltkomfort eines au tomatischen Stufenwechselgetriebes gegenüber den bekannten Steu erungsverfahren noch weiter zu verbessern. Dabei soll insbesonde re das Getriebeabtriebswellendrehmoment während des Schaltvor gangs in seinem Wert möglichst konstant gehalten werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Pa tentanspruchs 1. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zur Optimierung des Schaltkomforts eine Regelung der Steuerungs parameter für die Schaltelemente während des gesamten Schaltvor gangs notwendig ist. Diese Regelung bedient sich dabei fahrsitua tionsabhängiger Größen, die während des Schaltvorgangs aktuell ermittelt werden und zur Variierung der Steuerungsparameter für die Schaltelemente genutzt werden.

Als fahrsituationsabhängige Größe kann das Getriebeabtriebswel lendrehmoment oder das Drehmoment an den Antriebsrädern genutzt werden, welche direkt oder aus abtriebswellendrehmomentabhängigen Größen ermittelbar sind.

Für die Einleitung des Schaltvorgangs werden wie beim Stand der Technik die Informationen der Motordrehzahl, der Getriebeein gangswellendrehzahl sowie das Getriebeeingangswellendrehmoment verwendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vorteilhaft anhand der Zeichnung erläutern. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung des normierten Verlaufs über die Zeit von Drehmoment, Motordrehzahl, Schaltdruck der alten Kupplung und Schaltdruck der neuen Kupplung während eines ungeregelten Hochschalt vorgangs im Zeitintervall t_S gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 den normierten Verlauf der Parameter gemäß Fig. 1 während eines Schaltvorgangs gemäß dem Verfah ren der Erfindung, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Antriebsan ordnung mit einem Steuerungs- und Regelungscom puter für das Getriebe.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet Anwendung in der Getriebe steuerung eines Antriebsaggregates eines Kraftfahrzeuges. Das An triebsaggregat umfaßt gemäß Fig. 3 eine Brennkraftmaschine 1, deren Kurbelwelle 5 über einen hydrodynamischen Wandler 2 mit der Getriebeeingangswelle 6 des Getriebes 3 verbunden ist. Bei dem Getriebe 3 handelt es sich um ein automatisches Stufenwechselge triebe, in dem elektrohydraulisch betätigbare Schaltglieder wie Kupplungen und Bremsen (K1, K2, B1, B2) zur Betätigung unter schiedlicher Getriebeübersetzungsstufen aktiviert oder passiviert werden. Das Getriebe ist in diesem Ausführungsbeispiel über eine Getriebeabtriebswelle 7 mit einem Differentialgetriebe 4 verbun den, von dem zwei Antriebsachsen 8, 9 je ein Antriebsrad 10, 11 antreiben.

Zur Steuerung der Schaltvorgänge des Getriebes 3 ist ein Computer 12 vorgesehen, der über gestrichelt dargestellte elektrische Lei tungen mit Sensoren 13 bis 16 verbunden ist. Außerdem steuert der Computer eine nicht dargestellte, aber dem Fachmann allgemein be kannte elektrohydraulische Steuerungsvorrichtung für die Aktivie rung oder Passivierung der Getriebeschaltglieder K1, K2, B1, B2. Da das Getriebeabtriebswellendrehmoment während des Schaltvor gangs in seinem Wert möglichst konstant gehalten werden soll, werden während des gesamten Schaltvorgangs fahrsituationsabhängi ge Größen von dem Computer 12 ermittelt und mit seiner Hilfe im Sinne der Konstanthaltung des Moments der Getriebeabtriebswelle 7 auf die Schaltglieder K1, K2, B1, B2 eingewirkt.

Wie sich aus Fig. 3 ergibt, nutzt der Computer 12 zur Steuerung des Getriebeschaltvorgangs die über den Sensor 13 ermittelbare Motordrehzahl, die mit Hilfe des Sensors 14 meßbare Getriebeein gangswellendrehzahl sowie das Getriebeabtriebswellendrehmoment, das mit Hilfe des Sensors 15 meßbar ist. Alternativ zu diesem Ge triebeabtriebswellendrehmoment kann auch mit Hilfe eines Sensors 16 das Drehmoment der Antriebsräder 10, 11 zur Getriebesteuerung ermittelt und herangezogen werden.

Während des Betriebs der Antriebsanordnung gemäß Fig. 3 ermit telt der Steuerungs- und Regelungscomputer 12 mit Hilfe des Sen sors 13 ständig die Motordrehzahl. Sobald ein gewisser Grenzwert erreicht ist, beginnt er den Steuerdruck in dem wegzuschaltenden Schaltglied herabzusetzen und den Steuerdruck in dem zuzuschal tenden Schaltglied anzuheben. Fahrsituationsabhängige Lastwech sel, die den Schaltvorgang ungünstig beeinflussen können, werden mit Hilfe der Sensoren 15 und/oder 16 auf der Abtriebsseite des Getriebes ermittelt und für die Einstellung eines besonders kom fortablen und weichen Schaltvorgangs weiter verarbeitet. So kann also beim Auftreten eines plötzlichen Lastwechsels während des Schaltvorgangs dieser abtriebsseitig durch den Computer 12 ermit telt werden und eine Korrektur des Steuerdrucks des wegzuschal tenden und/oder hinzuzuschaltenden Schaltgliedes durchgeführt werden.

Der ungeregelte Schaltvorgang nach dem Stand der Technik beginnt gemäß Fig. 1 im Zeitpunkt t₁ mit einem stufenweisem Absenken des Steuerdrucks b der Kupplung des bisherigen Ganges. Gleichzeitig beginnt im Zeitpunkt t₁ ein langsamer Anstieg des Steuerdrucks c für die Kupplung des neuen Ganges. Parallel dazu ist ein weiterer Anstieg der Motordrehzahl a sowie ein weiterer Abfall des von der Kupplung abgegebenen Drehmomentes d feststellbar.

Etwa nach Ablauf der Hälfte der Schaltzeit t_S und dem weiteren Lösen der Kupplung des bisherigen Ganges greift die Kupplung des neuen Ganges stärker und zieht die Motordrehzahl a beim Hoch schalten weiter herunter. Diese Phase des Schaltvorganges ist durch einen starken Anstieg des Drehmomentes d gekennzeichnet, dessen Werte beim weiteren Zuschalten der Kupplung für den neuen Gang wieder abfallen.

Dieser schnelle Anstieg und Abfall im Drehmomentenverlauf in der zweiten Hälfte der Schaltzeit t_S wird von den Insassen eines mit einem derartigen Getriebe ausgerüsteten Fahrzeuges als schlechter Schaltkomfort empfunden. Der Verlauf der Momentenkurve d ist nicht konstant, sondern hängt von der gewählten Schaltstufe (beispielsweise eine Schaltung vom zweiten in den dritten Gang), dem Zustand des Motors und der Getriebekomponenten, den Umweltbe dingungen des Fahrzeugs und der Fahrsituation ab.

Unterschiedliche Fahrsituationen können beispielsweise die Fahrt auf einer Ebene oder an einem Berg sein.

In dem Diagramm gemäß Fig. 2 ist nun die Situation dargestellt, wie sie beim erfindungsgemäß geregelten Hochschalten des Getrie bes gemäß Fig. 1 in gleicher Fahrsituation, bei gleichen Um weltbedingungen, bei Vollgas und einer Schaltung vom zweiten in den dritten Gang stattfindet.

Auch hier beginnt die Getriebesteuerung mit dem Schaltvorgang, sobald die Motordrehzahl einen gewissen Grenzwert erreicht hat (t₁). Während des stufenweisen Zurücknehmens des Steuerdrucks der Kupplung des bisherigen Ganges (Kurve b) und der Erhöhung des Steuerdrucks c für die Kupplung des neuen Ganges, überwacht das Steuerungs- und Regelungssystem das Abtriebswellendrehmoment des Getriebes bzw. das Drehmoment der Antriebsräder.

Mit Hilfe dieser Drehmomentenmeßwerte werden während des Schalt vorgangs komfortoptimale Steuerungsparameter für die weitere Hin zuschaltung und Passivierung der Bremsen und Kupplungen ermit telt. Die gegenüber dem ungeregelten Schaltvorgang verstärkte oder verminderte Lastübernahme durch die Kupplung für den neuen oder alten Gang bewirkt auch bei der Rücknahme der Motordrehzahl gemäß Kurve a einen insgesamt harmonischen Drehmomentenverlauf (Kurve d). Damit findet für die Insassen eines solcherart ausge statteten Fahrzeugs nur noch ein kaum mehr spürbarer Ruck während des Schaltvorganges statt.

Da dieses Steuerungs- und Regelungsverfahren für Schaltvorgänge in Getrieben sofort funktionsfähig ist, und keine weiteren "Lernschaltungen" mehr notwendig sind, erfährt der Fahrer eines derartig ausgestatteten Fahrzeuges eine erhebliche Schaltkomport verbesserung. Dies vor allem deshalb, weil er von Anfang an mit identischen Schaltvorgängen konfrontiert wird, und nicht im Laufe der Nutzungsdauer seines Fahrzeuges immer wieder durch lernaktive Getriebeschaltungen mit den beschriebenen nachteiligen, ruckar tigen Beschleunigungen konfrontiert wird.

Claims

1. Steuerungs- und Regelungsverfahren zur Erhöhung des Schaltkom forts beim Schalten eines automatischen Stufenwechselgetrie bes, bei dem die Steuerung der Schaltglieder (Bremsen und Kupplungen) des Getriebes aufgrund von Steuerungsparametern erfolgt, die vor dem Schaltvorgang gemessen und/oder festge legt wurden, dadurch gekennzeichnet, daß während des gesamten Schaltvorgangs zusätzliche fahrsituationsabhängige Größen er mittelt und zur fahrsituationsaktuellen Regelung der Steue rungsparameter für die Zu- und Abschaltung die Schaltglieder des Getriebes herangezogen werden.

2. Steuerungs- und Regelungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebeabtriebswellendrehmoment und/oder das Drehmoment der Antriebsräder sowie abtriebswel lendrehmomentabhängige Werte die fahrsituationsabhängigen Grö ßen darstellen.

3. Steuerungs- und Regelungsverfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vor dem Schaltvorgang ge messenen und/oder festgelegten Steuerungsparameter unter ande rem aus der Motordrehzahl, der Getriebeeingangswellendrehzahl sowie dem Getriebeeingangswellendrehmoment gebildet werden.