DE60216338T2

DE60216338T2 - Verfahren zum Herunterschalten für ein automatisiertes Getriebe

Info

Publication number: DE60216338T2
Application number: DE60216338T
Authority: DE
Inventors: Bobo Sall
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2022-11-09
Also published as: FR2832198A1; FR2832198B1; DE60216338D1; ES2257521T3; EP1310401A1; EP1310401B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die automatisierten Getriebe und genauer ihr Verhalten beim Herunterschalten des Ganges.
Genauer hat sie zum Gegenstand die automatisierten Getriebe, die mit einer Eingangskupplung ausgestattet sind und unter die Kontrolle eines Rechners gestellt sind.
In diesem Typ von Getriebe werden die Herunterschaltungen des Ganges per Definition unter Unterbrechung des Drehmoments realisiert. Diese automatisierten Getriebe beinhalten eine Funktion des Herunterschaltens zur Steigerung, während der in Reaktion auf eine starke Beschleunigung, die durch den Fahrer angefordert wird, der Übergang in einen niedrigeren Gang in Gang gebracht wird, um eine Erhöhung des Drehmoments des Motors zu erzeugen. Daraus können für den Fahrer und seiner Passagiere das Gefühl eines Ruckens entstehen.
Die Veröffentlichung MERCEDES DE 196 16 960 behandelt zu diesem Thema eine Vorrichtung einer automatisierten Kupplung während des "Losfahrens" (Starten des Fahrzeugs) oder des Gangschaltens, in einem Getriebe, das mit einem Diesel-Motor verbunden ist.
Die Veröffentlichung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer automatisierten Kupplung für ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, während des "Losfahrens" und/oder des Gangwechsels, die eine Steuerung der Motordrehzahl umfasst. Letztere hängt vom Moment der Explosion ab und wird in Übereinstimmung der Position des Gaspedals, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, der Geschwindigkeitsanweisungen und des eingelegten Gangs gesteuert.
Dieses Verfahren umfasst darüber hinaus eine Steuerung des Kupplungsmoments, die dieses Moment in Abhängigkeit des Unterschieds zwischen einer Anweisung steuert, die mit der Position des Gaspedals verbunden ist und des reellen Wertes des Moments an den Rädern, das vom Motordrehmoment abgeleitet ist. Wenn die Geschwindigkeiten des Motors und des primären Getriebes fast oder vollständig synchron sind, wird die Steuerung des Kupplungsmoments beendet und die Kupplung kann vollständig und schnell geschlossen werden, auf gesteuerte Art und Weise. In dieser Zeit ergibt sich unter dem Einfluss des Pedals und dem Verhalten des Getriebes das Antriebsdrehmoment des Motors.
Dank des bekannten Verfahrens werden die Gangwechsel ohne Rucken durchgeführt. Man schafft es jedoch nicht, auf signifikante Art und Weise die Zeit der Unterbrechung des Moments zu verringern, was die zweite Aufgabe ist, die sich die Konstrukteure heute stellen.
Um diese Aufgabe zu lösen, besteht die Erfindung aus einer Strategie der vorzeitigen Wiedereinkupplung, beim Herunterschalten des Gangs zur Steigerung, mittels eines schnellen Wiederherstellens der Beschleunigung des Fahrzeugs nach dem Einlegen des Zielgangs. Das vorzeitige Wiedereinkuppeln erlaubt in der Tat, das Gefühl der Länge der Unterbrechung des Drehmoments zu reduzieren und besteht darin, so schnell wie möglich nach dem Einlegen des zu erzielenden Ganges das Antriebsmoment des Fahrzeugs wiederherzustellen, durch ein gesteuertes Schließen der Kupplung und eine Wiederherstellung des Motordrehmoments, während die Kupplung noch schleift.
Die vorgeschlagene Lösung besteht also darin, den Verbrennungsmotor und die Kupplung gemeinsam zu steuern, um die Beschleunigung des Fahrzeugs in einer ersten Zeit schnell wiederherzustellen, dann das Schleifen der Kupplung zu steuern, so dass das Abbrechen des Schleifens ohne Rucken gemacht wird. Das Abbrechen des Schleifens der Kupplung entspricht dem Eintreffen der Motordrehzahl im Gleichlauf.
Die erste Aufgabe, ein schnelles Wiederherstellen der Beschleunigung des Fahrzeugs, verlangt es, das durch die Kupplung übertragbare Drehmoment schnell anwachsen zu lassen, da, wenn die Kupplung schleift, Croues =Cemb·Rboîte·Rdesc·η

Croues=: Drehmoment Räder,
Cemb=: durch die Kupplung übertragbares Drehmoment,
Rboîte=: Übersetzungsverhältnis des Getriebes,
Rdesc=: Übersetzungsverhältnis des Herunterschaltens,
η=: Wirkungsgrad des Getriebes.

Die zweite Aufgabe ist das Abbrechen des Schleifens der Kupplung ohne Rucken. Wenn das Schleifen abgebrochen wird, geht das Drehmoment am Ausgang der Kupplung brutal vom durch die Kupplung übertragbaren Drehmoment auf das durch den Motor gelieferte Drehmoment über. Der Unterschied zwischen diesen beiden Drehmomenten übersetzt sich durch ein Rucken des Drehmoments an den Rädern in dem Moment des Aufhebens des Schleifens, gefolgt von Rückprallen.
Um dies zu vermeiden, muss man den Unterschied zwischen dem durch die Kupplung übertragbaren Drehmoment und dem Motordrehmoment minimieren, was darauf hinausläuft, darauf zu achten, eine Motordrehzahl zu haben, die praktisch konstant während des Abbrechens des Schleifens ist, wie es die Dynamikgleichung zeigt:

Cemb=: durch die Kupplung übertragbares Drehmoment,
Cmot=: Motordrehmoment,
ωmot=: Motordrehzahl,
Jmot=: Trägheit des Motors.

Die Erfindung erstreckt sich auf ein Verfahren zum Herunterschaltens des Ganges zur Steigerung vom Typ N/N-1 oder N/N-2 auf einem automatisierten Getriebe, das mit einer Eingangskupplung ausgestattet ist, und unter der Kontrolle eines Rechners steht, umfassend eine Startphase des Auskuppelns, eine Phase des Übergangs des Ganges und eine Phase des Wiedereinkuppelns.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Phase des Wiedereinkuppelns einen ersten Schritt umfasst, während dem sich ein schnelles partielles Schließen der Kupplung und ein Halten einer Steuerung des Motors auf eine Ziel-Drehzahl abspielen, und einem zweiten Schritt, während dem das Schleifen der Kupplung zunehmend durch ein gesteuertes Einwirken auf die Drehmomente, die durch den Motor geliefert und durch die Kupplung übertragen werden, aufgehoben wird.
Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung wird die Regelung des Motors auf eine Ziel-Drehzahl während der Phase des Übergangs der Gänge begonnen.
Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung entspricht die Ziel-Drehzahl, auf die der Motor geregelt wird, einem theoretischen Wert der Gleichlaufs-Drehzahl im Ziel-Gang, erhöht um einen vorbestimmten Wert.
Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung werden die Kupplung und der Motor während des ersten Schritts der Phase des Wiedereinkuppelns simultan gesteuert, so dass die Beschleunigung oder das Antriebsmoment des Fahrzeugs schnell wieder hergestellt werden.
Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung werden die Kupplung und der Motor simultan gesteuert, sobald der Gang N-1 oder N-2 eingelegt ist.
Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung werden die Kupplung und der Motor so gesteuert, dass sie eine Beschleunigung (oder ein Antriebsmoment) des Fahrzeugs wieder herstellen, die nahe der Beschleunigung (oder dem Antriebsmoment) nach dem Wechsel des Gangs ist.
Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung werden die Kupplung und der Motor so gesteuert, dass sie eine Beschleunigung (oder ein Antriebsmoment) des Fahrzeugs wieder herstellen, die leicht höher ist als die Beschleunigung (oder das Antriebsmoment) nach dem Wechsel des Gangs.
Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung werden die Kupplung und der Verbrennungsmotor so gesteuert, dass das Schleifen der Kupplung beim Wiedereinkuppeln ohne Rucken abgebrochen wird.
Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung werden die Kupplung und der Verbrennungsmotor so gesteuert, dass man beim Abbrechen des Schleifens eine Beschleunigung des Motors nahe 0 hat.
Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung kommuniziert der Rechner des Getriebes mit dem Steuerungsrechner des Motors und steuert die Kupplung, um das Schleifen der Kupplung oder die Motordrehzahl beim Wiedereinkuppeln zu steuern.
Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung schickt der Rechner des Getriebes Drehmoment- oder Drehzahl-Anweisungen an den Rechner des Verbrennungsmotors beim Wiedereinkuppeln.
Gemäß einer anderen Eigenschaft der Erfindung wird die Beschleunigung der Motordrehzahl durch den Rechner des Getriebes über Drehmoment- oder Dreh zahl-Anweisungen zwischen dem Entfernen des eingelegten Gangs und dem Einlegen des Ziel-Gangs gesteuert.
Andere Eigenschaften der Erfindung werden bei der Lektüre der detaillierten Beschreibung offensichtlich werden, die folgt, zu deren Verständnis man sich auf die folgenden angehängten Zeichnungen beziehen wird:
1 ist ein schematischer Aufbau eines Gangwechsels N/N-1 oder N/N-2, so wie er gemeinhin ausgeführt wird.
2 ist ein schematischer Aufbau der zweiten Phase, charakteristisch für das vorzeitige Wiedereinkuppeln.
3a ist eine Übersicht über die Kurven, die sich auf ein Herunterschalten des Gangs zur Steigerung beziehen, darstellend die Entwicklung der Motordrehzahl und diejenige der primären Drehzahl des Getriebes in Abhängigkeit der Zeit.
3b ist eine Übersicht über die Kurven, mit Bezug auf ein Herunterschalten des Gangs zur Steigerung, darstellend die Entwicklung der Beschleunigung in Längsrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Zeit.
Die Aufteilung eines Gangwechsels in eine Anfangsphase 1, die uns durch ein Auskuppeln und ein Entlasten des Motordrehmoments erlaubt, die Entscheidung (a), einen Gangwechsel N/N-1 oder N/N-2 in eine Situation (b) der Öffnung der Kupplung umzuwandeln, eine Phase 2, welche den Ziel-Gang N-1 oder N-2 einlegen wird (c) zum Übergang des Ganges, d.h. aufeinanderfolgend das Entfernen des Ganges, die Auswahl, die Synchronisation und das Einlegen, und eine letzte Phase 3, Schritt des Wiedereinkuppelns, der zu einem vollständigen Schließen (d) der Kupplung führt, wobei das Motordrehmoment wieder eingesetzt wird, ist aus der früheren Technik bekannt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Schritte des Einlegens 2 des Ziel-Gangs und des Wiedereinkuppelns 3. Die 2 stellt diese Phase des Wiederein kuppelns 3 detailliert dar, ausgeführt in drei Schritten in den Worten der Erfindung.
Die Strategie des vorzeitigen Wiedereinkuppelns, Aufgabe der Erfindung, wirkt sich aus, sobald der Ziel-Gang N-1 oder N-2 eingelegt ist (c). Vor dieser Phase des Wiedereinkuppelns 3 und parallel zum Übergang des Gangs während der Phase des Einlegens 2, gibt ein mit dem automatisierten Getriebe verbundener Rechner an einen mit dem Motor verbundenen Rechner Drehmoment- oder Drehzahl-Anweisungen aus, um diesen Motor auf eine Ziel-Drehzahl zu regeln, die durch die Addition einer Synchronisations-Drehzahl im Ziel-Gang und einem vorbestimmten Wert definiert wird. Man regelt also den Motor auf eine Drehzahl 7, die leicht höher als die Gleichlauf-Drehzahl im Ziel-Gang ist. Dies wird in der folgenden Phase erlauben, schnell die Beschleunigung des Fahrzeugs wiederherzustellen, während die Kupplung schleift.
Der Schritt 4 unternimmt also ein schnelles teilweises Schließen der Kupplung. Während dieser ganzen Phase regelt der Rechner des Getriebes weiterhin den Motor auf derselben Ziel-Drehzahl. Die Regelung 7 der Motordrehzahl kann dem durch die Kupplung übertragenen Drehmoment Rechnung tragen, um diese Regelung besser zu gewährleisten. Die Regelung 7 der Motordrehzahl erlaubt es, das Schleifen der Kupplung aufrecht zu halten und schnell die Beschleunigung des Fahrzeugs wiederherzustellen, indem es das durch die Kupplung übertragene Drehmoment anwachsen lässt, ohne dass dies Rucken verursacht.
Man lässt das durch die Kupplung übertragene Drehmoment schnell bis zu einer Stufe des Verschwimmens anwachsen, eine Stufe, die vom Betriebspunkt abhängen kann, von mehreren Aspekten des Fahrzeugs (Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehmoment, ...) und von mehreren Aspekten einer Analyse des Fahrstils (Sportlichkeit, ...).
Die Bedingung (e) des Übergangs in den Schritt 5 ist es, durch die vorhergehende Operation eine Beschleunigung erhalten zu haben, oder ein Ausgangsdrehmoment, die nahe oder idealer Weise leicht höher als die theoretische Beschleunigung bzw. das Ausgangsdrehmoment am Ende des Gangswechsels sind.
Ein Schritt der Steuerung 5 folgt also auf den Schritt 4, wobei dieser Schritt als einziges Ziel die Schnelligkeit der Ausführung hat. Während diesem Schritt 5 steuert man das Schleifen der Kupplung bis man es Null werden lässt (f) durch ein Einwirken auf die Drehmomente, geliefert durch den Motor und Übertragen durch die Kupplung: gleichzeitig wird die Motordrehmomentanweisung auf das durch den Fahrer geforderte Drehmoment gemäß einer Regel gebracht, die vom Schleifen abhängt, von verschiedenen Aspekten des Fahrzeugs (Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehmoment, ...) und verschiedenen Aspekten einer Analyse des Fahrstils (Sportlichkeit, ...) und die Kupplung wird gesteuert, um das Schleifen der Kupplung aufzuheben und den Unterschied zwischen den Beschleunigungen des Motors und der primären Übertragungswelle zu minimieren. Diese Phase dient dazu, das Antriebsmoment des Fahrzeug wiederherzustellen, indem das Drehmoment der Kupplung durchgesetzt wird, und dazu, die Motordrehzahl rasch sinken zu lassen, um die Verschwendung von Energie in der Kupplung zu begrenzen.
Der letzte Schritt 6 besteht also darin, die Kupplung komplett zu schließen. Diese Phase beginnt, wenn Motor- und Primärdrehzahl praktisch gleich sind. Die Kupplung kann schnell geschlossen werden, ohne dass man Rucken spürt.
Die Motordrehmomentanweisungen bleiben gleich dem Drehmoment, das dem Motor ohne Eingriff des automatisierten Getriebes geliefert worden wäre.
Die vorgeschlagene Lösung ist auf alle Fahrzeuge anwendbar, die mit einem automatisierten Getriebe und mit einem Benzin- oder Dieselverbrennungsmotor ausgestattet sind.
Das automatisierte Getriebe ist mit einem Rechner ausgestattet, der die Betätigung der Eingangskupplung und die innere Mechanik des Getriebes steuert. Der Benzin- oder Dieselverbrennungsmotor ist mit einem Gehäuse einer motorisierten Drosselklappe ausgestattet, gesteuert durch einen Rechner. Der Rechner des Getriebes gibt während des Gangwechsels langsame und schnelle Drehmomentanfragen an den Rechner zur Steuerung des Motors aus, und letzterer stellt den Betrieb des Motors sicher und ist in der Lage, auf das Gehäuse der motorisierten Drosselklappe einzuwirken, die Frühzündung für Benzinmotoren und auf die Liefermengen an Diesel für die Dieselmotoren, in Abhängigkeit dieser langsamen und schnellen Anforderungen von Drehmoment.
Die durch die zwei Rechner zur Kontrolle des Motors und des automatisierten Getriebes sichergestellten Funktionen können durch einen einzigen Rechner implementiert werden.
Zusammenfassend erlaubt es die Erfindung die Zeit des Drehmomentlochs zu reduzieren, die der Zeit entspricht, während der die Beschleunigung des Fahrzeugs nicht der durch den Fahrer geforderten entspricht. Die erwünschte Geschwindigkeit ist für einen Eindruck von sehr kurzer Unterbrechungszeit des Drehmoments unerlässlich. In der Tat, wenn das Fahrzeug seine Beschleunigung nach dem Gangwechsel erreicht haben wird, wird der Fahrer den Eindruck haben, dass der Wechsel des Gangs vorbei ist, selbst wenn die Kupplung noch schleift.
Die Lösung könnte auch auf Automatikgetriebe ausgedehnt werden.
Die Erfindung ist in keiner Weise auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt, die nur beispielhaft angegeben wurde.

Claims

Verfahren zum Herunterschalten des Ganges vom Typ N/N-1 oder N/N-2 auf einem automatisierten Getriebe, das mit einer Eingangskupplung ausgestattet ist und unter der Kontrolle eines Rechners steht, umfassend eine Startphase des Auskuppelns (1), eine Phase des Übergangs des Gangs (2), eine Phase des Wiedereinkuppelns (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Phase des Wiedereinkuppelns (3) einen ersten Schritt (4) umfasst, während dem sich ein schnelles partielles Schließen der Kupplung und ein Halten einer Regelung (7) des Motors auf eine Ziel-Drehzahl abspielen, und einem zweiten Schritt (5), während dem das Schleifen der Kupplung zunehmend aufgehoben wird durch ein gesteuertes Einwirken auf die Drehmomente, die vom Motor geliefert werden und durch die Kupplung übertragen werden.
Verfahren zum Herunterschalten des Ganges gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung (7) des Motors auf eine Ziel-Drehzahl während der Phase des Übergangs der Gänge (2) begonnen wird.
Verfahren zum Herunterschalten des Ganges gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziel-Drehzahl, auf die der Motor geregelt wird, einem theoretischen Wert der Gleichlaufs-Drehzahl im Ziel-Gang entspricht, erhöht um einen bestimmten Wert.
Verfahren zum Herunterschalten des Ganges gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung und der Motor simultan gesteuert werden während des ersten Schritts (4) der Phase des Wiedereinkuppelns (3), so dass die Beschleunigung oder das Antriebsmoment des Fahrzeugs schnell wieder hergestellt werden.
Verfahren zum Herunterschalten des Ganges gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schritt (4) der Phase des Wiedereinkuppelns (3) begonnen wird, sobald der Gang N-1 oder N-2 eingelegt ist.
Verfahren zum Herunterschalten des Ganges gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung und der Motor so gesteuert werden, dass sie eine Beschleunigung oder ein Antriebsmoment des Fahrzeugs wieder herstellen, die nahe der Beschleunigung beziehungsweise dem Antriebsmoment nach dem Wechsel des Ganges sind.
Verfahren zum Herunterschalten des Ganges gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung und der Motor so gesteuert werden, dass sie eine Beschleunigung oder ein Antriebsmoment des Fahrzeugs wieder herstellen, die leicht höher sind als die Beschleunigung beziehungsweise das Antriebsmoment nach dem Wechsel des Ganges.
Verfahren zum Herunterschalten des Ganges gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung und der Motor so gesteuert werden, dass sie das Schleifen der Kupplung am Ende des Wechsels des Gangs ohne Rucken abbrechen.
Verfahren zum Herunterschalten des Gangs Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung und der Motor so gesteuert werden, dass man eine Beschleunigung des Motors nahe Null beim Abbruch des Schleifens hat.
Verfahren zum Herunterschalten des Gangs gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner des Getriebes mit dem Steuerrechner des Motors kommuniziert und die Kupplung steuert, um das Schleifen der Kupplung oder die Drehzahl des Motors beim Wiedereinkuppeln zu steuern.
Verfahren zum Herunterschalten des Gangs gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner des Getriebes Drehmoment- oder Drehzahlanweisungen an den Rechner des Verbrennungsmotors beim Wiedereinkuppeln schickt.
Verfahren zum Herunterschalten des Gangs gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlangsamung der Motordrehzahl durch den Rechner des Getriebes über Drehmoment- oder Drehzahlanweisungen zwischen dem Entfernen des eingelegten Gangs und dem Einlegen des Ziel-Gangs gesteuert wird.