DE10038195A1 - Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Schaltgetriebes - Google Patents
Verfahren zur Steuerung eines automatisierten SchaltgetriebesInfo
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Abstract
Ein Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Schaltgetriebes, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Schaltvorgang in einem mit einer mechanischen Synchronisationsvorrichtung versehenen Zielgang mittels eines steuerbaren Stellantriebes erfolgt, sieht vor, dass der Beginn und das Ende einer Synchronisierung detektiert wird, dass während der Synchronisierung die Belastung der Synchronisationsvorrichtung ermittelt wird, und dass bei Überschreiten einer vordefinierten oberen Belastungsgrenze eine Schutzmaßnahme getroffen wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Schaltgetriebes,
insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Schaltvorgang in einem mit einer
mechanischen Synchronisationsvorrichtung versehenen Zielgang mittels eines
steuerbaren Stellantriebes erfolgt.
Automatisierte Schaltgetriebe der gattungsgemäßen Art haben prinzipiell den gleichen
Aufbau wie synchronisierte Handschaltgetriebe. Sie weisen eine Getriebeeingangswelle,
eine Getriebeabtriebswelle und mindestens eine Vorgelegewelle auf. Die
synchronisierten Gänge bestehen jeweils aus einem Paar ständig in Eingriff befindlicher
Gangzahnräder, von denen jeweils eines mit einer der Getriebewellen fest verbunden
ist, während das andere auf einer anderen der Getriebewellen drehbar gelagert und mit
dieser zur Schaltung des betreffenden Ganges drehfest verbindbar ist. Bei einem
Handschaltgetriebe erfolgt die Schaltung der Gänge durch einen Fahrer über eine
entsprechende Positionierung eines Schalthebels in einer Schaltkulisse, wobei die
entsprechenden Wähl- und Schaltbewegungen über mechanische Umlenk- und
Übertragungsbauteile zum Getriebe übertragen und dort zumeist in eine
Getriebeschaltwelle eingeleitet werden. Die Getriebeschaltwelle ist durch eine Drehung
um ihre Längsachse oder durch eine Axialverschiebung mit einer von mehreren
Schaltstangen koppelbar, die jeweils eine mit einer Schaltmuffe in Eingriff befindliche
Schaltgabel aufweist. Durch eine Axialverschiebung der betreffenden Schaltstange bzw.
der Schaltmuffe in Richtung eines von meistens zwei zugeordneten Gängen wird jeweils
über eine vorgeschaltete Synchronisationsvorrichtung ein vorhandener
Drehzahlunterschied weitgehend abgebaut und nach erreichtem Synchronlauf die
zugeordnete Gangschaltkupplung geschlossen, womit der jeweilige Gang geschaltet ist.
Dagegen erfolgt die Schaltung der Gänge bei einem automatisierten Schaltgetriebe über
Stellantriebe, die hydraulisch, pneumatisch, elektromagnetisch oder elektromotorisch
wirksam ausgebildet sein können, und entweder mit der Schaltwelle oder jeweils
unmittelbar mit den Schaltstangen in Verbindung stehen können. Dabei kann der
Schaltvorgang sowohl in einem manuellen Schaltmodus von dem Fahrer, z. B. durch
Antippen eines Schalthebels in einer entsprechenden Schaltgasse oder durch
Betätigung einer Schaltwippe am Lenkrad, als auch in einem Automatikmodus von
einem Steuergerät in Abhängigkeit von relevanten Betriebsparametern ausgelöst
werden. Die Ansteuerung der Stellantriebe erfolgt in beiden Betriebsarten durch ein
Schaltsteuergerät, d. h. es besteht keine mechanische Verbindung zwischen manuellen
Eingabemitteln, wie z. B. einem Schalthebel oder einer Schaltwippe, und dem
Schaltgetriebe.
Gegenüber einem Getriebeautomaten, bei dem ein Gangwechsel vollautomatisch durch
Koppelung und Bremsung bestimmter Bauteile eines Planetenradsatzes erfolgt, hat ein
automatisiertes Schaltgetriebe nahezu den gleichen Schaltkomfort, weist jedoch einen
besseren Getriebewirkungsgrad, ein geringeres Bauvolumen, ein geringeres Gewicht,
und geringere Herstellungskosten auf. Insbesondere für kleinere und mittelgroße
Kraftfahrzeuge stellt ein automatisiertes Schaltgetriebe eine vorteilhafte Alternative zu
einem Getriebeautomaten dar und wird daher immer häufiger als Ausstattungsvariante
angeboten.
Nach dem Stand der Technik erfolgt die Steuerung eines Schaltvorganges eines
automatisierten Schaltgetriebes im wesentlichen weg- und zeitabhängig. Über einen
Positions- oder Wegsensor wird festgestellt, ob sich der dem Zielgang zugeordnete
Stellantrieb oder die entsprechende Schaltmuffe in einer Endposition befindet, die dem
geschalteten Zielgang entspricht. Wird diese Endposition nicht innerhalb einer
vorgegebenen Schaltzeit erreicht, so wird der Schaltvorgang abgebrochen und, je nach
Schaltprogramm, wiederholt, unter Umständen auch unter Erhöhung der Stellkraft des
Stellantriebes. Dabei kann es zu mechanischen Beschädigungen, insbesondere an
Bauteilen der Synchronisationsvorrichtung kommen, ohne dass dies unmittelbar
feststellbar ist.
Aus der EP 0 046 845 A2 ist eine halbautomatische Getriebesteuerung bekannt, die
insbesondere für Lastkraftwagen vorgesehen ist, und bei der die Stellung eines
Schalthebels von einem Gangwähler abgetastet und einer Auswerteschaltung zugeführt
wird. Durch Signale der Auswerteschaltung werden in dem Getriebe die gewünschten
Gänge hilfskraftunterstützt eingelegt, sofern sie innerhalb eines optimalen
Drehzahlbereiches eines zugeordneten Antriebsmotors liegen. Gänge, die außerhalb
des optimalen Drehzahlbereiches liegen, sind mittels einer an dem Schalthebel
eingreifenden Sperrvorrichtung sperrbar. Durch die Getriebesteuerung sind zwar
Schaltvorgänge in einen Zielgang vermeidbar, die zu einer großen Drehzahldifferenz
und somit zu einer hohen Belastung in der betreffenden Synchronisationsvorrichtung
führen würden. Nachteilig ist jedoch, dass zur Vermeidung einer Beschädigung der
Synchronisationsvorrichtung hohe Sicherheitsreserven vorgehalten werden müssen, d. h.
geringere Schaltkräfte, Schaltzeiten und Drehzahldifferenzen als technisch möglich
zugelassen werden können. Des weiteren kann durch die Getriebesteuerung ein
Zurückschalten in einer Ausnahmesituation, z. B. zur Motorbremsung bei einer
Bergabfahrt auf einer steilen Gefällstrecke, unter Umständen verhindert oder zumindest
verzögert werden.
In der DE 195 27 414 A1 wird ein Verfahren zur Überwachung eines Schaltablaufes in
einem automatischen Getriebe vorgeschlagen, bei dem mit Beginn des Schaltablaufes
ein Ist-Übersetzungsverlauf mit einem Soll-Übersetzungsverlauf als Funktion von
Quellgang, Zielgang und der Zeit verglichen wird, und bei dem bei nichttolerierbaren
Abweichungen der Schaltvorgang abgebrochen wird. Dieses Verfahren ist zwar
prinzipiell in abgewandelter Form auf die Schaltsteuerung eines automatisierten
Schaltgetriebes übertragbar, indem der Synchronisierungsverlauf entsprechend
überwacht wird. Dies würde jedoch einen hohen Aufwand an Sensorik, Speicher- und
Rechenkapazität erfordern. Auch in diesem Fall müssten zur Vermeidung einer
Beschädigung der Synchronisationsvorrichtung hohe Sicherheitsreserven vorgehalten
werden, d. h. die technischen Möglichkeiten hinsichtlich Schaltschnelligkeit und
überbrückbarer Drehzahldifferenz könnten nicht voll ausgeschöpft werden.
Es ergibt sich daher das Problem, ein Verfahren zur Steuerung eines gattungsgemäßen
automatisierten Schaltgetriebes bereitzustellen, mit dem einerseits Überlastungen von
Bauteilen der Synchronisationsvorrichtungen und damit deren Beschädigung während
des Schaltvorganges vermeidbar sind, andererseits aber auch z. B. verschleißbedingte
Fehlfunktionen der Synchronisationsvorrichtungen erkennbar sind.
Das Problem wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches
1 dadurch gelöst, dass der Beginn und das Ende einer Synchronisierung detektiert wird,
dass während der Synchronisierung die Belastung der Synchronisationsvorrichtung
ermittelt wird, und dass bei Überschreiten einer vordefinierten oberen Belastungsgrenze
eine Schutzmaßnahme getroffen wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den
Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.
Bei der Steuerung eines Schaltvorganges eines automatisierten Schaltgetriebes in einen
Zielgang wird ausgehend von einer Neutralposition der betreffenden Schaltmuffe
zunächst mit relativ geringer Stellkraft und großer Verstellgeschwindigkeit ein Leerweg
bis zum Anlegen der zugeordneten Synchronisationsvorrichtung im sogenannten
Synchronpunkt überbrückt. Im Synchronpunkt erfolgt mit relativ großer Stellkraft und
praktisch verschwindender Verstellgeschwindigkeit die Synchronisation des Zielganges,
d. h. die in der Synchronisationsvorrichtung anfangs wirksame Drehzahldifferenz wird
durch ein Abbremsen (bei einem Hochschaltvorgang) oder durch ein Beschleunigen (bei
einem Rückschaltvorgang) des antriebsseitigen Zweiges der Getriebewellen weitgehend
ausgeglichen, bevor durch eine weitere Verschiebung der Schaltmuffe die zugeordnete
Gangschaltkupplung geschlossen und damit der betreffende Gang geschaltet wird.
Durch das Detektieren des Beginns und des Endes der Synchronisierung ist eine
Beschränkung der Überwachung der Belastung der Synchronisationsvorrichtung auf die
unmittelbare Synchronisierung möglich, so dass Fehlfunktionen der Steuerung
vermieden werden, die beispielsweise bei kaltem Schaltgetriebe und entsprechend
zähem Getriebeöl durch ein relativ großes, auf den antriebsseitigen Zweig der
Getriebewellen wirksames Bremsmoment hervorgerufen werden können. Durch die
Ermittlung der unmittelbaren Belastung der betreffenden Synchronisationsvorrichtung
kann eine drohende Überlastung sofort erkannt werden und eine geeignete
Schutzmaßnahme zur Vermeidung einer weiteren Überlastung und infolgedessen der
Zerstörung von Bauteilen der Synchronisationsvorrichtung, insbesondere der
Synchronringe, getroffen werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die technischen Möglichkeiten
der jeweiligen Synchronisationsvorrichtung hinsichtlich Schaltschnelligkeit und
synchronisierbarer Drehzahldifferenz voll auszuschöpfen, d. h. mit der auslegungsgemäß
maximalen Stellkraft zu synchronisieren, und Gangschaltungen mit relativ großen
Drehzahldifferenzen zuzulassen.
Dabei erfolgt die Ermittlung des Beginns und des Endes der Synchronisation vorteilhaft
durch eine Sensierung der Drehzahldifferenz Δn = n2 - n1 an der
Synchronisationsvorrichtung (mit der antriebsseitigen Drehzahl n1 und der
abtriebsseitigen Drehzahl n2) bzw. des betreffenden Differenzdrehzahlgradienten dΔn/dt
und der Sensierung der Position s des Stellantriebes bzw. des Weggradienten ds/dt
des Stellantriebes oder eines mit diesem in Verbindung stehenden Bauteiles, wie z. B.
der betreffenden Schaltstange oder der jeweiligen Schaltmuffe. Der Beginn der
Synchronisation ist gegeben durch einen hinreichend großen
Differenzdrehzahlgradienten dΔn/dt, durch den die Drehzahldifferenz Δn verringert
wird, und durch einen Weggradienten ds/dt von Null, d. h. einem näherungsweise
ruhenden Stellantrieb trotz wirksamer Stellkraft, so dass der Zeitpunkt t, zu dem diese
beiden Bedingungen erfüllt sind, als Beginn der Synchronisierung (t = t0) gewertet
werden kann. Das Ende der Synchronisation ist erreicht, wenn die Drehzahldifferenz Δn
gleich Null oder nahezu gleich Null ist, so dass der Zeitpunkt t der Erfüllung dieser
Bedingung als Ende der Synchronisierung (t = tE) gelten kann.
Die Bestimmung der Belastung der Synchronisationsvorrichtung kann durch die
Ermittlung einer Synchronisierleistung PSync erfolgen, wobei die Synchronisierleistung
PSync aus den Momentanwerten der Stellkraft Fst des Stellantriebes und der
Drehzahldifferenz Δn in der Synchronisationsvorrichtung berechnet wird. Die
Synchronisierleistung ist ein Momentanwert für die in der Synchronisationsvorrichtung,
d. h. in den Reibkontaktflächen der Synchronringe, aufgrund der Stellkraft Fst des
Stellantriebes und der momentanen Drehzahldifferenz Δn auftretende Reibleistung. Die
Synchronisierleistung PSync kann wie folgt berechnet werden:
PSync = FSt_N.AR.µ.|Δω|,
wobei Fst_N die senkrecht auf die Reibkontaktfläche AR wirksame Komponente der
Stellkraft Fst des Stellantriebes, AR die zwischen den Synchronringen wirksame
Reibkontaktfläche, µ der in der Reibkontaktfläche wirksame Reibungskoeffizient, und Δω
= π/30.Δn die zwischen den Synchronringen wirksame Differenzwinkelgeschwindigkeit
bedeutet.
Alternativ oder zusätzlich zur Ermittlung der Synchronisierleistung PSync kann die
Belastung der Synchronisationsvorrichtung auch durch die Ermittlung einer
Synchronisierarbeit WSync erfolgen, wobei die Synchronisierarbeit WSync durch eine
Zeitintegration der Synchronisierleistung PSync berechnet wird. Die Synchronisierarbeit
WSync ist ein integraler Wert, der die vom Beginn der Synchronisierung (t = t0) bis zum
momentanen Zeitpunkt in der Synchronisationsvorrichtung aufgelaufene Reibarbeit
beinhaltet. Die Synchronisierarbeit WSync ergibt sich wie folgt aus der
Synchronisierleistung PSync:
WSync = Σ PSync dt.
Als Schutzmaßnahme nach dem Erreichen oder Überschreiten der vorgegebenen
oberen Belastungsgrenze kommt ein Abbruch des Schaltvorganges oder eine
Reduzierung der Stellkraft des Stellantriebes in Frage, wobei die Reduzierung der
Stellkraft in der Praxis nur begrenzt möglich ist, da der Schaltvorgang bei zu kleiner
Stellkraft unter Umständen zu stark verzögert und ggf. eine vorgegebene maximale
Synchronisier- oder Schaltzeit überschritten wird.
Der Schaltvorgang sollte zusätzlich zu der Begrenzung durch die obere
Belastungsgrenze auch bei einem Unterschreiten einer vordefinierten unteren
Belastungsgrenze abgebrochen werden. Wird die untere Belastungsgrenze nämlich
innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nicht erreicht oder überschritten, so liegt mit
hoher Wahrscheinlichkeit ein Defekt in der Synchronisationsvorrichtung vor, z. B. ein
gebrochener Synchronring. Eine Erhöhung der Stellkraft des Stellantriebes würde in
diesem Fall als Gegenmaßnahme unwirksam bleiben, so dass als einzig sinnvolle
Maßnahme ein Schaltabbruch in Frage kommt.
Bei einem Abbruch eines Schaltvorganges sollte dies registriert werden, und eine
entsprechende Schaltabbruchinformation in einem Protokolldatenspeicher abgelegt
werden. Bei einer Wartung des betreffenden Kraftfahrzeuges kann der
Protokolldatenspeicher ausgelesen werden, wobei die gespeicherten
Schaltabbruchinformationen dem Servicetechniker Hinweise auf den Verschleißzustand
oder einen Defekt der jeweiligen Synchronisationsvorrichtung geben.
Des weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Schaltabbrüche pro Zielgang gezählt werden,
dass bei mehrmaligem Auftreten eines Schaltabbruches pro Zielgang der betreffende
Zielgang für weitere Schaltvorgänge gesperrt wird, und dass eine entsprechende
Sperrinformation in einem Fehlerdatenspeicher abgelegt wird. In diesem Fall ist das
Getriebe zwar eingeschränkt, d. h. ohne den gesperrten Gang, weiterhin
funktionstüchtig. Zur Wiederherstellung der Nutzbarkeit des gesperrten Ganges sollte
jedoch schnellstmöglich eine Reparatur des Getriebes erfolgen, wobei der betreffende
Gang und die zugeordnete Synchronisationsvorrichtung in einfacher Weise durch ein
Auslesen des Fehlerdatenspeichers identifizierbar sind.
Nach einem Schaltabbruch können verschiedene Strategien verfolgt werden.
Beispielsweise kann nach einem Schaltabbruch der Schaltvorgang in denselben
Zielgang wiederholt werden, sowohl unter Beibehaltung der Stellkraft oder unter
Erhöhung der Stellkraft. Oder es kann in den Leerlauf geschaltet werden, wobei der
Fahrer durch die Ausgabe eines Warnsignals auf die Fehlfunktion aufmerksam gemacht
werden sollte, da zur Bestimmung des nächsten einzulegenden Ganges in diesem Fall
eine Aktivität des Fahrers erforderlich ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass nach einem
Schaltabbruch in den zuvor verlassenen Quellgang zurückgeschaltet wird, oder dass in
Abhängigkeit von relevanten Fahrzeugparametern ein optimaler Gang unter Ausschluss
des vorgesehenen und u. U. defekten Zielganges bestimmt wird und in diesen optimalen
Gang geschaltet wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, die zur Erläuterung des
erfindungsgemäßen Verfahrens dient.
Hierzu zeigt die Figur eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form
eines Ablaufplans.
In dem Verfahren nach der abgebildeten Figur wird nach dem Beginn der
Gangschaltung in Zweig 1 zunächst ein Unterprogramm zur Erfassung von Messdaten
durchlaufen. Das Unterprogramm läuft permanent und unabhängig von dem jeweils
aktivierten Steuerungsprogramm ab und liefert u. a. die Eingangsdrehzahl n1, d. h. die
antriebsseitige Drehzahl der Synchronisationsvorrichtung, die Ausgangsdrehzahl n2, d. h.
die abtriebsseitige Drehzahl der Synchronisationsvorrichtung, und den Stellweg des
Stellantriebes s, jeweils als aktuellen Wert.
Nach dem Abruf der Messwerte wird aus den beiden Drehzahlwerten die
Drehzahldifferenz Δn = n2 - n1 berechnet. Danach erfolgt die Berechnung des
Differenzdrehzahlgradienten dΔn/dt, was z. B. durch eine Berechnung des
Differenzenquotienten aus dem aktuellen und dem letzten Wert der Drehzahldifferenz
Δni, Δni-1 und der dazwischenliegenden Zeitdifferenz Δt erfolgen kann (dΔn/dt = (Δni - Δni-1)/Δt).
Um das Erreichen des Synchronpunktes, d. h. das Anlegen der
Synchronisationsvorrichtung und den Beginn des Synchronisierung, zu erkennen wird
nun zunächst geprüft, ob sich der Betrag des soeben berechneten
Differenzdrehzahlgradienten dΔn/dt schon oberhalb eines vorgegebenen minimalen
Differenzdrehzahlgradienten GradMin befindet. Trifft dies zu, wird der Stellweggradient
ds/dt berechnet, was durch eine Bildung des Differenzenquotienten aus dem aktuellen
und dem letzten Wert des Stellweges si, si-1 und der dazwischenliegenden Zeitdifferenz
Δt erfolgen kann (ds/dt = (si - si-1)/Δt). Ist auch diese Bedingung erfüllt, so ist der
Synchronpunkt erreicht und die Synchronisierung hat begonnen. Ist eine der beiden
Bedingungen nicht erfüllt, wird jeweils an den Beginn der Gangschaltung
zurückverzweigt und es erfolgt der Abruf und die nachfolgende Verarbeitung der
nächsten aktualisierten Messwerte.
Mit dem Beginn der Synchronisierung wird zunächst die Zeitmessung zur Überwachung
der Synchronisierdauer mit t = t0 initialisiert. Dann erfolgt die Berechnung der
Synchronisierleistung PSync = FSt_N.AR.µ.|Δω| unter Verwendung der aus der
Steuerung bekannten Stellkraft FSt, der Drehzahldifferenz Δn = n2 - n1, und
geometrischer und physikalischer Eigenschaften der Synchronisationsvorrichtung.
Danach erfolgt die Abfrage, ob die Synchronisierleistung PSync einen vorgegebenen
Grenzwert PSync_max erreicht oder überschritten hat. Falls dies nicht zutrifft wird aus der
Synchronisierleistung PSync die Synchronisierarbeit WSync durch eine Zeitintegration
berechnet (WSync = Σ PSync dt), d. h. ein ggf. vorhandener Wert der Synchronisierarbeit
WSync wird durch Hinzufügen eines Wertes einer aktuellen Teilarbeit aktualisiert. Auch
hierauf wird geprüft, ob die Belastung, in diesem Fall die Synchronisierarbeit WSync,
einen vorgegebenen Grenzwert, hier die maximale Synchronisierarbeit WSync_max, erreicht
oder überschritten hat. Solange beide Bedingungen nicht erfüllt sind, befindet sich der
Synchronisiervorgang im zulässigen Belastungsbereich, d. h. eine Überlastung und
demzufolge eine Beschädigung von Bauteilen der Synchronisationsvorrichtung ist
ausgeschlossen. Die Prüfung beider Belastungsarten, d. h. die Überprüfung der
Synchronisierleistung PSync und der Synchronisierarbeit WSync, ist insofern vorteilhaft, als
die Synchronisierleistung PSync die momentane Belastung der
Synchronisationsvorrichtung insbesondere im Hinblick auf ihre mechanische
Beanspruchung beschreibt, während die Synchronisierarbeit WSync eine bis zum
aktuellen Zeitpunkt aufgelaufene integrale Belastung der Synchronisationsvorrichtung
insbesondere im Hinblick auf ihre thermische Beanspruchung beinhaltet.
Solange sich beide Belastungsarten unterhalb der vorgegebenen Grenzwerte befinden,
kann die Synchronisierung regulär beendet werden. D. h. wenn die in der
Synchronisationsvorrichtung wirksame Drehzahldifferenz Δn gleich Null ist oder sich
innerhalb einer Toleranzschwelle von Null befindet, was nachfolgend abgefragt wird, ist
die Synchronisierung beendet und die zugeordnete Gangschaltkupplung wird
geschlossen, wodurch die betreffende Gangschaltung regulär beendet ist. Solange
jedoch die Drehzahldifferenz Δn noch größer als Null ist und eine vorgegebene
maximale Synchronisierdauer tmax nicht erreicht ist, erfolgt unter Aktualisierung der
Synchronisierzeit t um den Zeitschritt Δt in Zweig 2 eine Rückverzweigung zum Abruf
aktueller Messdaten und zur erneuten Berechnung und Überprüfung der
Synchronisierleistung PSync und der Synchronisierarbeit WSync.
Wird eine der vorgegebenen Belastungsgrenzen (PSync_max, WSync_max) erreicht oder
überschritten oder die vorgegebene maximale Synchronisierdauer tmax erreicht oder
überschritten, so erfolgt zur Vermeidung einer Beschädigung der
Synchronisationsvorrichtung eine irreguläre Beendigung der Synchronisierung, worauf
der Schaltvorgang im vorliegenden Fall abgebrochen wird. Nachfolgend können
unterschiedliche Strategien zur weiteren Schaltsteuerung des Getriebes verfolgt werden.
Je nach technischen Gegebenheiten und ausgewählter Steuerungsstrategie kann erneut
in den vorgesehenen Zielgang, oder in den zuvor verlassenen Quellgang, oder in den
Leerlauf, oder in einen zuvor zu bestimmenden optimalen Gang geschaltet werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die technischen Möglichkeiten der
jeweiligen Synchronisationsvorrichtung hinsichtlich Schaltschnelligkeit und
synchronisierbarer Drehzahldifferenz voll ausgeschöpft, d. h. es kann mit der
auslegungsgemäß maximalen Stellkraft synchronisiert werden, und es können
Gangschaltungen mit relativ großen Drehzahldifferenzen zugelassen werden. Durch die
Ermittlung der unmittelbaren Belastung der betreffenden Synchronisationsvorrichtung
kann eine drohende Überlastung sofort erkannt werden und eine geeignete
Schutzmaßnahme zur Vermeidung der Überlastung und infolgedessen der Zerstörung
von Bauteilen der Synchronisationsvorrichtung, insbesondere der Synchronringe,
getroffen werden.
AR
Reibkontaktfläche
FSst
FSst
Stellkraft (des Stellantriebes)
FSt_N
FSt_N
Normalkomponente der Stellkraft (des Stellantriebes)
GradMin
GradMin
minimaler Differenzdrehzahlgradient
n1
n1
antriebsseitige Drehzahl, Eingangsdrehzahl
n2
n2
abtriebsseitige Drehzahl, Ausgangsdrehzahl
PSync
PSync
Synchronisierleistung
PSync_max
PSync_max
maximale Synchronisierleistung
t Zeit, Synchronisierzeit
t0
t Zeit, Synchronisierzeit
t0
Beginn der Synchronisierung
tE
tE
Ende der Synchronisierung
tmax
tmax
maximale Synchronisierdauer
s Wegposition (des Stellantriebes), Stellweg
si
s Wegposition (des Stellantriebes), Stellweg
si
aktueller Wert des Stellweges
si-1
si-1
letzter Wert des Stellweges
WSync
WSync
Synchronisierarbeit
WSync_max
WSync_max
maximale Synchronisierarbeit
dt Zeitschritt
ds/dt Weggradient (des Stellantriebes), Stellweggradient
dΔn/dt Differenzdrehzahlgradient
Δn Drehzahldifferenz
Δni
dt Zeitschritt
ds/dt Weggradient (des Stellantriebes), Stellweggradient
dΔn/dt Differenzdrehzahlgradient
Δn Drehzahldifferenz
Δni
aktueller Wert der Drehzahldifferenz
Δni-1
Δni-1
letzter Wert der Drehzahldifferenz
Δt Zeitschritt, Zeitdifferenz
µ Reibungskoeffizient
π Kreiskonstante
Σ Summe
ω Winkelgeschwindigkeit
Δω Differenzwinkelgeschwindigkeit
Δt Zeitschritt, Zeitdifferenz
µ Reibungskoeffizient
π Kreiskonstante
Σ Summe
ω Winkelgeschwindigkeit
Δω Differenzwinkelgeschwindigkeit
Claims (10)
1. Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Schaltgetriebes, insbesondere
eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Schaltvorgang in einem mit einer
mechanischen Synchronisationsvorrichtung versehenen Zielgang mittels eines
steuerbaren Stellantriebes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn
und das Ende einer Synchronisierung detektiert wird, dass während der
Synchronisierung die Belastung der Synchronisationsvorrichtung ermittelt wird,
und dass bei Überschreiten einer vordefinierten oberen Belastungsgrenze eine
Schutzmaßnahme getroffen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der
Synchronisationsvorrichtung wirksamer Differenzdrehzahlgradient und ein
Weggradient des Stellantriebes ermittelt wird, und dass der Zeitpunkt, bei dem
der Differenzdrehzahlgradient einen vorgegebenen Wert überschreitet und der
Weggradient gleich Null ist, als Beginn der Synchronisierung erkannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine in der
Synchronisationsvorrichtung wirksame Drehzahldifferenz ermittelt wird, und dass
der Zeitpunkt, bei dem die Drehzahldifferenz gleich Null ist, als Ende der
Synchronisierung erkannt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Bestimmung der Belastung der Synchronisationsvorrichtung durch die
Ermittlung einer Synchronisierleistung erfolgt, wobei die Synchronisierleistung
aus den Momentanwerten der Stellkraft des Stellantriebes und der
Drehzahldifferenz in der Synchronisationsvorrichtung berechnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung
der Belastung der Synchronisationsvorrichtung durch eine Ermittlung einer
Synchronisierarbeit erfolgt, wobei die Synchronisierarbeit durch eine
Zeitintegration der Synchronisierleistung berechnet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schutzmaßnahme in einem Abbruch des Schaltvorganges besteht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Schutzmaßnahme in einer Reduzierung der Stellkraft des Stellantriebes
besteht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
der Schaltvorgang zusätzlich bei Unterschreiten einer vordefinierten unteren
Belastungsgrenze abgebrochen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbruch
eines Schaltvorganges registriert wird, und dass eine entsprechende
Schaltabbruchinformation in einem Protokolldatenspeicher abgelegt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltabbrüche
pro Zielgang gezählt werden, dass bei mehrmaligem Auftreten eines
Schaltabbruches pro Zielgang der betreffende Zielgang für weitere
Schaltvorgänge gesperrt wird, und dass eine entsprechende Sperrinformation in
einem Fehlerdatenspeicher abgelegt wird.
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