DE10051537A1 - Automatisierte Ermittlung der Befüllparameter von Schaltelementen - Google Patents
Automatisierte Ermittlung der Befüllparameter von SchaltelementenInfo
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Abstract
Im Rahmen des Verfahrens zur automatiserten Ermittlung der Schnellbefüllzeit (T_SF) und des Füllausgleichsdrucks (P_FA) von Schaltelementen, deren Befüll- und Anlegevorgang in eine Schnellbefüllphase und eine Füllausgleichsphase aufteilbar ist, werden (T_SF) und (P_FA) durch eine indirekte Messung in einem Durchlauf bestimmt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisier
ten Ermittlung der Befüllparameter von Schaltelementen und
insbesondere von Getrieben gemäß dem Oberbegriff des Pa
tentanspruchs 1.
Derartige Schaltelemente werden insbesondere bei Auto
matgetrieben eingesetzt, wobei die Schaltelemente hydrau
lisch betätigt werden. Hydraulisch betätigte Schaltelemente
weisen üblicherweise einen in einem Kolbenraum bewegbaren
Schaltkolben auf, der an an Lamellenpaket angelegt wird. Um
eine gewünschte Schaltung durchführen zu können, muss der
im wesentlichen luftgefüllte Kolbenraum mit Öl befüllt wer
den. Anschliessend wird der Kolben an das Lamellenpaket
angelegt.
Üblicherweise wird der oben skizzierte Befüllvorgang
eines Schaltelements in eine Schnellfüllphase und eine
Füllausgleichsphase aufgeteilt: Im Rahmen der Schnellfüll
phase wird das Schaltelement mit Öl befüllt und zur Über
brückung des Lüftspiels verschoben, wohingegen in der Füll
ausgleichsphase der Kolben mit geringer Last angelegt wird.
Folglich ist der Schnellbefülldruck in der Schnellbefüll
phase höher als der Füllausgleichsdruck in der Füllaus
gleichsphase.
Es ist bekannt, dass die Schaltqualität von der Quali
tät des Anlegevorgangs und insbesondere von der Präzision
der Abstimmung des Anlegedrucks (Füllausgleichsdrucks),
d. h. des Drucks während der Füllausgleichsphase erheblich
abhängt. Dies bedeutet, dass die exakte Bestimmung der Pa
rameter des Befüllvorgangs einen entscheidenden Schritt bei
der Abstimmung des Getriebes darstellt.
Jedoch sind die Abstimmparameter von Getrieben inner
halb einer Serie aufgrund von Fertigungstoleranzen unter
schiedlich, so dass sich einheitliche Abstimmwerte als pro
blematisch erweisen.
Außerdem erweisen sich die Werte der Abstimmparameter
als zeitabhängig, da Alterungsprozesse sowie Verschleiss
die Toleranzen beeinflußen, beispielsweise die Toleranzen
des Lüftspiels (Weg des Schaltkolbens zu den Lamellen): Bei
einem Lamellenverschleiss nimmt das Lüftspiel zu, so dass
die Dauer der Schnellfüllphase verlängert werden muss, um
den zusätzlich entstehenden Ölbedarf zu decken.
Eine weitere Schwierigkeit bei der Abstimmung liegt
darin, dass weitere Parameter den erforderlichen Wert für
den jeweiligen Druck - insbesondere für die Füllaus
gleichsphase - beeinflussen: So muss für den Fall, dass
Tellerfedern verwendet werden, die Tellerfedersteifigkeit
sowie die Kolbenreibung berücksichtigt werden: Bei zuneh
mender Tellerfedersteifigkeit und bei zunehmender Kolben
reibung muss der Füllausgleichsdruck erhöht werden, um ein
exaktes Anlegen des Kolbens an den Lamellen zu gewährlei
sten.
Die Druckreglerabweichungen stellen eine weitere Stör
quelle bei der Abstimmung der Befüllparameter dar, so dass
auch in diesem Fall eine Korrektur des Füllausgleichsdruc
kes erforderlich ist.
Demzufolge ist es nicht wünschenswert, die Befüllpara
meter der Getriebe einer Serie bzw. eines Typs einheitlich
abzustimmen, da dies die Schaltqualität bzw. den Schaltkom
fort der meisten Getriebe negativ beeinflussen wird.
Die WO 97/21943 der Anmelderin offenbart ein Verfahren
zur automatisierten Abstimmung des Befüllvorgangs von
Schaltelementen, mit dem individuell für jedes Getriebe die
Befüllung der einzelnen Elemente von Anfang an entsprechend
der Toleranzen der einzelnen Bauteile erfolgt. Hierbei wird
vorgeschlagen, die zu bestimmenden Befüllparameter Schnell
befüllzeit T_SF und Füllausgleichsdruck P_FA iterativ zu
ermitteln, wobei die Werte für den Schnellbefülldruck P_SF
und die Füllausgleichszeit T_FA vorgegeben werden.
Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass die
Verfahrensdauer in der Produktion am Bandende relativ lang
ist, da bei diesem Verfahren die relevanten Befüllparame
ter T_SF und P_FA iterativ bestimmt werden und dadurch im
Serieneinsatz die Meßdauer undefiniert und lang wird. Die
Verfahrensdauer pro Kupplung beträgt beispielsweise 30 Se
kunden.
Zudem liefert das oben genannte Verfahren keine feste
Verfahrensdauer, so dass der Fertigungsablauf nicht exakt
vorhersehbar und planbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu
grunde, Verfahren zur automatisierten Ermittlung der Be
füllparameter von Schaltelementen anzugeben, welche eine
erheblich geringere Verfahrensdauer aufweisen.
Des weiteren soll die Verfahrensdauer der Abstimmung
der Befüllparameter für jedes Schaltelement fest definiert
sein, um so die Fertigungsplanung zu erleichtern.
Zudem soll eine hohe Schaltqualität - schon bei der
ersten Schaltung - gewährleistet werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentan
spruchs 1 sowie der Nebenansprüche 2 und 3 gelöst. Weitere
Ausgestaltungen und Varianten gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
Demnach wird vorgeschlagen, durch eine indirekte Mes
sung die zu ermittelnden Abstimmwerte zu bestimmen.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann die
Verfahrensdauer je Kupplung beispielsweise unter 5 Sekunden
gedrückt werden. Außerdem ist diese Zeit fest definiert,
wodurch die Planbarkeit der Fertigung gewährleistet wird.
Die Anwendung des Verfahrens kann am Bandeprüfstand
oder auch bei Servicearbeiten im Fahrzeug erfolgen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden auch die
Fertigungskosten reduziert, da größere Toleranzen von Bau
teilen, beispielsweise von Kolbenrückstellfedern, die
Schaltqualität nicht beeinflußen.
Auch kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfin
dung zur Erkennung von Fehlfunktionen eines Schaltelementes
eingesetzt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten
Figuren näher erläutert.
In diesen stellen dar:
Fig. 1 eine Darstellung des Befüllvorgangs eines
Schaltelements als Funktion der Zeit und
Fig. 2 den Druck- und Drehzahlverlauf im Rahmen des
erfindungsgemäßen Verfahrens als Funktion
der Zeit.
Fig. 1 zeigt die Aufteilung des Befüllvorgangs eines
Schaltelements in eine Schnellfüllphase und eine Füllaus
gleichsphase: Während der Schnellfüllphase wird das Schal
telement in der Schnellbefüllzeit T_SF mit Öl unter einem
Schnellbefülldruck P_SF befüllt. Anschliessend wird in der
Füllausgleichsphase während der Füllausgleichszeit T_FA der
Kolben mit geringer Last (Füllausgleichsdruck P_FA) ange
legt.
Der erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens be
steht darin, dass der Abtrieb des Getriebes festgebremst
wird, wobei die Eingangswelle bzw. die Turbinenwelle des
Wandlers mit einer definierten Drehzahl (typischerweise
1000 U/min) gedreht wird. Hierbei soll die Temperatur mög
lichst auf einem definierten Niveau gehalten werden.
Anschliessend wird eine Schnellbefüllung durchgeführt,
derart, dass die Kupplung sprungförmig mit einem gewissen
Druck befüllt wird, der so hoch ist, dass die Kupplung zu
verlässig und schnell geschlossen wird. Hierbei wird die
Turbinenwelle des Wandlers auf Null verzögert.
Als besonders vorteilhaft hat sich in diesem Fall die
Verwendung des regulären Schnellbefülldruckniveaus erwie
sen. Wenn jedoch in diesem Fall durch das schnelle Schlie
ßen zu hohe Kupplungsbelastung auftritt, muß dieser Druck
abgesenkt werden.
In der Schnellbefüllzeit wird die Kupplung schnell be
füllt, bis sie zum Anlegen kommt. Gemessen wird im Rahmen
des hier vorgestellten Verfahrens die Erkennzeit, d. h. die
Zeit bis eine bestimmte vordefinierte Schwelle für den so
verursachten Drehzahlabfall unterschritten wird. Diese ge
messene Zeit entspricht der Erkennzeit 1 in der beigefügten
Fig. 2.
Da die Messung bis zum Anlegen der Kupplung läuft, muß
von der Erkennzeit 1 (siehe Fig. 2) zurückgerechnet werden,
bevorzugterweise durch Abziehen einer Offsetzeit, (Offset 1
gemäß Fig. 2). Die Erkennzeit soll möglichst früh aber auch
präzise durch den Drehzahlabfall erkannt werden. Dadurch
soll der Einfluß von Schleppmomenten, Massenträgheiten und
Reibwerten vermieden werden. Der Drehzahlabfall kann durch
eine definierte zu erreichende Differenzdrehzahl dn oder
durch das Erreichen eines bestimmten Wertes der ersten oder
zweiten Ableitung der Drehzahl (Drehzahlgradient oder Krüm
mung) oder durch eine zu überschreitende Drehmomentschwelle
erkannt werden.
Gemäß einer Variante des hier vorgestellten Verfahrens
können zur Ermittlung der Erkennzeit Mustererkennungsver
fahren, z. B. künstliche neuronale Netze eingesetzt werden.
Die Offsetzeit zur Bestimmung der Füllausgleichszeit
wird aus Messungen an vergleichbaren Getrieben in verschie
denen Toleranzlagen abgeleitet.
Der Temperatureinfluß sowie der Einfluß von Antriebs
drehzahl wird durch Anpassung der Offsetwerte berücksich
tigt.
Die Schnellbefüllzeit T_SF ergibt sich dann aus der
Erkennzeit durch Abzug der Offsetzeit.
Zur Ermittlung des Füllausgleichsdrucks wird die Kupp
lung definiert geöffnet. Dies erfolgt bevorzugterweise
durch eine Rampe am Ende der Schnellbefüllung (siehe
Fig. 2). In dieser Phase steigt die Turbinendrehzahl an.
Mit dem optimalen Füllausgleichsdruck wird die Kupp
lung so angelegt, dass beim daran anschließenden Befüllen
mit Lastübernahme weder ein Stoß (bei zu niedrigem Füllaus
gleichsdruck) oder zu hohe Verluste und Momenteneinbruch
(bei zu hohem Füllausgleichsdruck) auftreten. Zur Bestim
mung des Füllausgleichsdrucks wird die Kupplung rampenför
mig so geöffnet, dass aus dem Zeitpunk, an dem die Turbi
nenwelle erkennbar zu drehen anfängt, der Füllausgleichs
druck P_FA bestimmbar ist, bei dem das übertragbare Moment
gegen Null geht, wie in Fig. 2 schematisch gezeigt. Hierbei
wird die Druckrampe mit A bezeichnet. Auch in diesem Fall
ist die Einführung einer Offsetzeit notwendig, da die Mes
sung bis zum vollständigen Öffnungsvorgang durchgeführt
wird. Diese Offsetzeit Offset 2 wird, wie die Offsetzeit 1
bei der Bestimmung der Schnellbefüllzeit t_SF, mit ver
gleichbaren Getrieben in verschiedenen Toleranzlagen fest
gelegt und zur Ermittlung des entsprechenden Füllaus
gleichsdruckes von der gemessenen Zeit Erkennzeit 2 abgezo
gen. Der Füllausgleichsdruck ist der Druck, der dem Zeit
punkt Erkennzeit 2 - Offset 2 enspricht.
Auch in diesem Fall wird der Temperatureinfluß sowie
der Einfluß von Antriebsdrehzahl durch Anpassung der
Offsetwerte berücksichtigt.
Gemäß einer Variante der vorliegenden Erfindung wird
zur Bestimmung des Füllausgleichsdrucks P_FA der Druck
sprungförmig auf Null abgesenkt, derart, dass die Turbinen
drehzahl möglichst schnell auf den stationären Anfangswert
hochlaufen kann.
Anschliessend wird die Kupplung nochmals mit einer
Druckrampe geschlossen, deren Steigung so bemessen ist,
dass sich die relevanten Einflüsse auf den Füllausgleichs
druck auch im Drehzahlabfall signifikant auswirken. Ein
typischer Wert für die Steigung der Druckrampe (entspricht
der Geraden B in Fig. 2) beträgt 1 bar/sec.
Der Füllausgleichsdruck wird während des rampenförmi
gen Druckanstiegs durch den dadurch bewirkten Drehzahlab
fall bestimmt. Zu diesem Zweck wird die Zeit Erkennzeit 3
bis zu einem signifikanten Drehzahlabfall gemessen. Der
Drehzahlabfall kann auch hier durch eine definierte zu er
reichende Differenzdrehzahl dn oder durch das Erreichen
eines bestimmten Wertes der ersten oder zweiten Ableitung
der Drehzahl (Drehzahlgradient oder Krümmung) oder durch
das Erreichen einer Drehmomentschwelle erkannt werden. Ge
mäß einer Variante, können zur Ermittlung der Erkennzeit 3
Mustererkennungsverfahren, z. B. künstliche neuronale Netze
eingesetzt werden.
Da die Messung bis zum Schließen der Kupplung läuft,
muß von der Erkennzeit 3 zurückgerechnet werden, bevorzug
terweise durch Abziehen einer Offsetzeit Offset 3.
Die Offsetzeit Offset 3 wird aus Messungen an vergleichba
ren Getrieben in verschiedenen Toleranzlagen abgeleitet.
Diese Zeit kann grundsätzlich ein konstanter, temperaturab
hängiger Wert sein. Zur Verbesserung des Verfahrens kann
jedoch die vorher ermittelte Schnellfüllzeit, multipliziert
mit einem Verstärkungsfaktor K additiv berücksichtigt wer
den, so dass für die Offsetzeit Offset 3 gilt:
Offset 3 = t_const + K × t_SF.
Diese Variante zur Bestimmung des Füllausgleichsdrucks
ist insbesondere für den Fall von Bedeutung, dass die Ein
flüsse von Schleppmomenten, Reibwert und weiteren Parame
tern zu groß sind. Wie bereits für die erste Variante er
läutert, wird auch in diesem Fall der Temperatureinfluß
sowie der Einfluß von Antriebsdrehzahl durch Anpassung der
Offsetwerte berücksichtigt.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein
Schaltelement als defekt erkannt werden, wenn bei der Erhö
hung oder Reduzierung des Drucks keine Drehzahländerung
erfolgt oder wenn der ermittelte Befüllparameterwert außer
halb eines empirisch ermittelten Toleranzbereichs liegt.
T_SF Schnellbefüllzeit
P_SF Schnellbefülldruck
T_FA Füllausgleichszeit
P_FA Füllausgleichsdruck
dn Differenzdrehzahl
t_const Zeitkonstante
K Verstärkungsfaktor
P_SF Schnellbefülldruck
T_FA Füllausgleichszeit
P_FA Füllausgleichsdruck
dn Differenzdrehzahl
t_const Zeitkonstante
K Verstärkungsfaktor
Claims (10)
1. Verfahren zur automatisierten Ermittlung der
Schnellbefüllzeit (T_SF) von Schaltelementen, deren Befüll-
und Anlegevorgang in eine Schnellbefüllphase und eine Füll
ausgleichsphase aufteilbar ist, die eine Schnellbefüll
zeit (T_SF), einen Schnellfülldruck (P_SF), eine Füllaus
gleichszeit (T_FA) und einen Füllausgleichsdruck (P_FA) als
Parameter aufweisen, mit folgenden Schritten:
- - Festbremsen des Getriebeabtriebs, wobei die Eingangs welle mit einer definierten Drehzahl dreht,
- - Durchführen einer Schnellbefüllung mit einem vorgege benen Schnellbefülldruck (P_SF), derart, dass die Kupplung sprungförmig mit einem gewissen Druck befüllt wird, der so hoch ist, dass die Kupplung zuverlässig und schnell geschlossen wird und Messen der Zeit (Er kennzeit 1), bis eine vorgegebene Drehzahl- oder Dreh zahlgradientenschwelle oder eine definierte Differenz drehzahl (dn) oder eine Drehmomentschwelle erreicht wird,
- - Korrigieren des gemessenen Wertes um einen vorgegebe nen Offsetwert (Offsetzeit 1),
- - Ermitteln der Schnellbefüllzeit (T_SF) aus der Erkenn zeit 1 durch Abzug der Offsetzeit 1.
2. Verfahren zur automatisierten Ermittlung des Füll
ausgleichsdrucks (P_FA) von Schaltelementen, deren Befüll-
und Anlegevorgang in eine Schnellbefüllphase und eine Füll
ausgleichsphase aufteilbar ist, die eine Schnellbefüll
zeit (T_SF), einen Schnellfülldruck (P_SF), eine Füllaus
gleichszeit (T_FA) und einen Füllausgleichsdruck (P_FA) als
Parameter aufweisen, mit folgenden Schritten:
- - Öffnen der Kupplung mit einer Druckrampe und Messen der Zeit (Erkennzeit 2), bis zum Anstieg der Drehzahl oder Abfall des Drehmoments und
- - Ermitteln des Füllausgleichsdruckes (P_FA) aus dem Zeitpunkt, bei dem das übertragbare Moment gegen Null geht, wobei die gemessene Zeit (Erkennzeit 2) um einen vorgegebenen Offsetwert (Offsetzeit 2) korrigiert wird.
3. Verfahren zur automatisierten Ermittlung des Füll
ausgleichsdrucks (P_FA) von Schaltelementen, deren Befüll-
und Anlegevorgang in eine Schnellbefüllphase und eine Füll
ausgleichsphase aufteilbar ist, die eine Schnellbefüll
zeit (T_SF), einen Schnellfülldruck (P_SF), eine Füllaus
gleichszeit (T_FA) und einen Füllausgleichsdruck (P_FA) als
Parameter aufweisen, gekennzeichnet durch folgende Schrit
te:
- - rampenförmiges Erhöhen des Drucks und Messen der Zeit (Erkennzeit 3) bis eine vorgegebene Drehzahl- oder Drehzahlgradientenschwelle oder eine Drehmomentschwel le oder eine definierte Differenzdrehzahl (dn) er reicht wird,
- - Korrigieren der gemessenen Zeit um einen vorgegebenen Offsetwert (Offset 3) und Bestimmen des Füllaus gleichsdrucks zum Zeitpunkt, der sich aus der Diffe renz zwischen Erkennzeit 3 und Offset 3 ergibt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, dass sich der Offsetwert (Offset 3) aus
einer vorgegebenen Konstanten (t_const) und der Schnellbe
füllzeit (T_SF) wie folgt ergibt,
Offset 3 = t_const + K × T_SF,
wobei (K) ein Verstärkungsfaktor ist.
Offset 3 = t_const + K × T_SF,
wobei (K) ein Verstärkungsfaktor ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Verstärkungsfaktor (K) den
Wert Null annimmt.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermitt
lung der Erkennzeiten 1, 2 und 3 Mustererkennungsverfahren
eingesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, dass zur Ermittlung der Erkennzeiten 1,
2 und 3 künstliche neuronale Netze eingesetzt werden.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Offset
werte aus Messungen an vergleichbaren Getrieben in ver
schiedenen Toleranzlagen abgeleitet werden.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluß
von Temperatur und Antriebsdrehzahl durch Anpassung der
Offsetwerte berücksichtigt wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Schalte
lement als defekt erkannt wird, wenn bei der Erhöhung oder
Reduzierung des Drucks keine Drehzahländerung erfolgt oder
wenn der ermittelte Befüllparameterwert außerhalb eines
empirisch ermittelten Toleranzbereichs liegt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000151537 DE10051537A1 (de) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | Automatisierte Ermittlung der Befüllparameter von Schaltelementen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000151537 DE10051537A1 (de) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | Automatisierte Ermittlung der Befüllparameter von Schaltelementen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10051537A1 true DE10051537A1 (de) | 2002-04-25 |
Family
ID=7660154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000151537 Withdrawn DE10051537A1 (de) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | Automatisierte Ermittlung der Befüllparameter von Schaltelementen |
Country Status (1)
Country | Link |
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