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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und Regeln eines Automatgetriebes eines Fahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Aus der
DE 100 36 510 C2 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeuges mit einem Hydrauliksystem, mit einer mit dem Hydrauliksystem verbundenen elektronischen Steuereinheit und wenigstens einem über das Hydrauliksystem mittels vorgegebener Zeit-Druck-Profile ansteuerbaren Schaltelement bekannt, wobei das Schaltelement über die Zeit-Druck-Profile zu- oder abgeschaltet wird.
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Die Zeit-Druck-Profile umfassen verschiedene Steuerphasen für das Schaltelement. Dabei ist zum Zuschalten des Schaltelementes des Automatgetriebes zunächst eine so genannte Schnellfüllphase vorgesehen, während der das Schaltelement ausgehend von einem unvollständig vorbefüllten Betriebszustand, d. h. auch ausgehend von einem vollständig entleerten Zustand, idealerweise in Richtung eines vollständig vorbefüllten Betriebszustandes überführt wird, von dem ausgehend eine weitere Druckerhöhung am Schaltelement eine derartige Erhöhung der Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes zur Folge hat, dass ein am Schaltelement anliegendes Drehmoment wenigstens teilweise übertragen wird.
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Dazu wird ein Kolbenraum des Schaltelementes über einen bestimmten Zeitraum, welcher nachfolgend als Schnellfüllzeit bezeichnet wird, mit einem durch einen vordefinierten Schnellfülldruck charakterisierten Druckpuls beaufschlagt und befüllt. Am Ende der Schnellfüllphase befindet sich das Schaltelement dann in dem vorbeschriebenen Betriebszustand, zu dem die Drehmoment übertragenden Bauteile des Schaltelementes aneinander angelegt sind.
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Aus dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, wie diese Parameter der Schaltablaufsteuerung während des Betriebs des Automatgetriebes adaptiert werden können, um die Einflüsse von Betriebs- und Produkttoleranzen zu minimieren. Aus der
DE 199 17 575 A1 der Anmelderin beispielsweise ist ein Verfahren bekannt, bei dem zur Adaption von Rückschaltungen eines Stufenautomatgetriebes im Rahmen der Schaltung, während der ein das Getriebe antreibender Verbrennungsmotor im Schub (mit abgeschalteter oder auch laufender Kraftstoffzuführung) betrieben wird,ein zuvor geschlossenes Schaltelement geöffnet und in etwa zeitgleich ein zuvor offenes Schaltelement geschlossen wird. Vorgeschlagen wird, für solche Schaltungen eine normale während der Schaltung ablaufende Druckadaption und eine außerhalb einer Schaltung ablaufende Füllparameteradaption miteinander zu kombinieren. Hierbei wird die Toleranzlage des zuschaltenden Schaltelementes ermittelt und entsprechend der ermittelten Toleranzlage die Schnellfüllphase und/oder die Füllphase und/oder die Schaltphase der Druckansteuerung des zuschaltenden Schaltelementes adaptiert, derart, dass eine weiche Lastübernahme erfolgt. Das Verfahren eignet sich zur Adaption von temperaturabhängigen und auch von drehzahlabhängigen Einflüssen. Zusätzlich zur Druckansteuerung des zuschaltenden Schaltelementes kann auch die Druckansteuerung des abschaltenden Schaltelementes adaptiert werden.
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Ein weiteres Verfahren zur Steuerung von Schaltabläufen eines Schaltvorgangs in einem Automatgetriebe ist beispielsweise aus der
DE 100 42 147 A1 bekannt. Hier werden Druckverläufe der Schaltelemente zum Ausgleich von Bauteiltoleranzen und schaltqualitätsbestimmenden Einflüssen adaptiert, indem ein erstes Adaptionsverfahren, welches seine Korrekturwerte durch Auswertung von Messgrößen während einer Schaltung ermittelt, mit einem zweiten Adaptionsverfahren kombiniert wird, welche seine Korrekturwerte durch Auswertung von Messgrößen außerhalb von Schaltungen ermittelt.
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Die Dauer einer Schnellfüllphase des Schaltelementes bzw. eine Befüllzeit des Schaltelementes ist durch das für das entsprechende Schaltelement benötigte Füllvolumen definiert, welches dem Schaltelement durch einen entsprechenden und in seiner Höhe druckabhängigen Hydraulikfluidvolumenstrom über das Hydrauliksystem des Automatgetriebes zugeführt werden muss.
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Das Hydrauliksystem eines Automatgetriebes wird meist durch eine Pumpeneinrichtung bzw. eine Ölpumpe versorgt, welche am Getriebeeingang mit der Drehzahl der Antriebsmaschine des Fahrzeuges angetrieben wird, so dass von der Pumpeneinrichtung ein von der Antriebsdrehzahl der Antriebsmaschine des Fahrzeuges abhängiger Fördervolumenstrom zur Versorgung der hydraulisch ansteuerbaren Baugruppen eines Getriebes zur Verfügung steht.
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Dabei geht in Abhängigkeit eines im Hydrauliksystem vorliegenden Systemdruckes sowie einer Temperatur des Hydraulikfluides im Hydrauliksystem ein Teil des Fördervolumenstromes der Pumpeneinrichtung als Leckage verloren, so dass für die Versorgung der Schaltelemente eines Automatgetriebes sowie weiterer Verbraucher eines Getriebes ein Volumenstrom zur Verfügung steht, der kleiner als der eigentliche Fördervolumenstrom der Pumpeneinrichtung ist. Zudem ist zu berücksichtigen, dass bei mehreren gleichzeitig vorliegenden Anforderungen zum Ansteuern von Baugruppen eines Getriebes, welche in der Getriebesteuerung mit gleicher Priorität hinterlegt sind, für jede der Baugruppen nur ein Teil des durch die Leckage verringerten Volumenstroms zur Ansteuerung zur Verfügung steht. Dies führt unter Umständen dazu, dass die Baugruppen nicht innerhalb der gewünschten Steuerzeit in den angeforderten Betriebszustand überführbar sind.
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Ständig steigende Anforderungen an die Fahrdynamik erfordern permanent eine Erhöhung der Spontaneität des Antriebsstranges eines Fahrzeuges, die durch Verbesserungen und Optimierungen im Bereich der Getriebehardware, der Ansteuerungskette sowie der Ansteuerungsstrategie der Baugruppen des Antriebsstranges erfüllt werden können.
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Um die für die hohe Spontaneität eines Getriebes erforderlichen schnellen Befüllungen von Schaltelementen eines Getriebes und die damit einher gehenden Verkürzungen der Schnellfüllzeiten der Schaltelemente ermöglichen zu können, ist ein entsprechend hoher pumpeneinrichtungsseitiger Fördervolumenstrom zur Verfügung zu stellen. Dies resultiert aus der Tatsache, dass eine Verkürzung einer Befüllzeit eines Schaltelementes nur durch eine Erhöhung des Schnellfülldruckes während der Schnellfüllphase erreichbar ist.
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Das bedeutet jedoch, dass der zur Verkürzung einer Schnellfüllzeit bereitzustellende höhere Schnellfülldruck nur durch eine Erhöhung des dem Schaltelement zur Verfügung stehenden Volumenstroms umsetzbar ist. Ist der angeforderte Volumenstrom jedoch größer als der aktuell zur Verfügung stehende Volumenstrom, treten aufgrund der Unterversorgung im Hydrauliksystem unter Umständen Druckeinbrüche auf. Diese reduzieren eine Spontaneität des Getriebes, da die Anforderungen nicht in der gewünschten Zeit ausgeführt werden können. In besonders ungünstigen Betriebszuständen besteht auch die Möglichkeit, dass ein kraftführendes Schaltelement aufgrund eines Druckeinbruches im Hydrauliksystem des Getriebes nicht mehr mit der erforderlichen Übertragungsfähigkeit vorliegt.
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Zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile wird die Versorgung hydraulisch ansteuerbarer Bauteile eines Automatgetriebes eines Fahrzeuges in der Praxis auf der Basis des geringsten Fördervolumens der Pumpeneinrichtung ausgelegt, wodurch jedoch eine Erhöhung der Spontaneität eines Automatgetriebes nicht im gewünschten Umfang umsetzbar ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern und Regeln eines Automatgetriebes eines Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen, mittels welchem eine Spontaneität eines Automatgetriebes gegenüber herkömmlich betriebenen Getrieben verbesserbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern und Regeln eines Automatgetriebes eines Fahrzeuges mit einer in Abhängigkeit von einer Drehzahl einer Antriebsmaschine variierendem Fördervolumen ausgeführten Pumpeneinrichtung eines Hydrauliksystems hydraulisch betätigbaren Schaltelementen zum Einstellen verschiedener Getriebeübersetzungen und mit einer elektrischen Getriebesteuerung werden die Schaltelemente jeweils während einer Schnellfüllphase derart mit einem Schnellfülldruck beaufschlagt, dass die Schaltelemente von einem unvollständig vorbefüllten Betriebszustand in Richtung eines vollständig vorbefüllten Betriebszustandes geführt werden.
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Erfindungsgemäß wird eine Dauer der Schnellfüllphase des Schaltelementes in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des Automatgetriebes und/oder in Abhängigkeit eines Fördervolumens der Pumpe durch Variieren des Schnellfülldrucks verändert.
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Damit wird erreicht, dass eine Schnellfüllzeit eines Schaltelementes durch Variation des Schnellfülldruckes an einen aktuellen Betriebszustand des Automatgetriebes anpassbar ist und eine beispielsweise durch eine Fahrertypermittlung und/oder ein fahrerseitig bzw. getriebesteuerungsseitig ausgewähltes Fahrprogramm angeforderte Spontaneität des Automatgetriebes beim Gangwechsel wenigstens teilweise umsetzbar ist, ohne dabei die Funktionsweise des Automatgetriebes durch eventuelle Druckeinbrüche im Hydrauliksystem zu beeinträchtigen.
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Die erfindungsgemäße Vorgehensweise bietet zudem die Möglichkeit, ein mit zunehmenden Drehzahlen der Antriebsmaschine ansteigendes Fördervolumen der Pumpeneinrichtung betriebszustandsabhängig in vollem Umfang für die Ansteuerung des Automatgetriebes sowie für die Versorgung des Schmier- und Kühlkreislaufes zu nutzen.
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Zusätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Schnellfülldruck des Schaltelementes während einer Schnellfüllphase eines Schaltelementes betriebszustandsabhängig in Bezug auf einen Standardbefüllvorgang eines Schaltelementes abzusenken, um ein Anlegen der Drehmoment übertragenden Bauteile bei kritischen und auf einen Befüllvorgang eines zuzuschaltenden Schaltelementes sehr sensitiv reagierenden Schaltungen, wie beispielsweise Ausrollschaltungen oder bei Lastwechselreaktionen in Allradantriebssträngen, zu verzögern. Damit besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, einen Fahrkomfort im Vergleich zu Fahrzeugen, die mit herkömmlich betriebenen Automatgetrieben ausgestattet sind, zu erhöhen.
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Dabei wird vorliegend unter einem Standardbefüllvorgang eines Schaltelementes eines Automatgetriebes eine Schnellfüllphase verstanden, welche mit einem vordefinierten Schnellfülldruck über eine vordefinierte Schnellfüllzeit durchgeführt wird, die mit einem Fördervolumen der Pumpeneinrichtung umsetzbar ist, das bei der Leerlaufdrehzahl der Antriebsmaschine zur Verfügung steht.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel. Es zeigt:
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1 einen stark schematisierten Verlauf eines Ansteuerdruckes eines Schaltelementes eines Automatgetriebes und
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2 ein stark verkürztes Ablaufschema eines Teils des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern und Regeln eines Automatgetriebes.
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In 1 sind verschiedene Verläufe des Ansteuerdruckes p_A eines Schaltelementes eines Automatgetriebes eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges ausgehend von einem vollständig geöffneten Zustand über einen vollständig geschlossenen Zustand und wieder bis hin zu einem vollständig geöffneten Zustand des Schaltelementes dargestellt. Die in 1 dargestellten Verläufe des Ansteuerdruckes p_A werden in der nachbeschriebenen Art und Weise zur Ansteuerung eines Schaltelementes eines Automatgetriebes herangezogen, wenn eine Anforderung von einer elektrischen Getriebesteuerung zum Zuschalten oder Abschalten des Schaltelementes vorliegt.
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Vor einem Zeitpunkt T_0 ist der Ansteuerdruck p_A im Wesentlichen Null und ein Kolbenraum des hydraulisch ansteuerbaren und vorliegend als Lamellenkupplung oder als Lamellenbremse ausgebildeten Schaltelements ist im Wesentlichen vollständig unbefüllt. Dabei ist der Füllgrad des Schaltelementes durch den Verlauf f_A graphisch über einen Bereich von 0% bis 100% dargestellt.
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Spätestens zum Zeitpunkt T_0 liegt von der Getriebesteuerung eine Anforderung zum Zuschalten des Schaltelementes vor, weshalb der Ansteuerdruck p_A des Schaltelementes zunächst über eine Sprungfunktion sprungartig auf einen Schnellfülldruck p_A_sf angehoben wird. Auf diesem Druckwert wird der Ansteuerdruck p_A bis zu einem Zeitpunkt T_1, zu dem die Schnellfüllphase des Schaltelementes beendet ist, konstant gehalten, bis der Kolbenraum des Schaltelementes vollständig befüllt ist.
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Während der Schnellfüllphase und einer sich an die Schnellfüllphase anschließenden Füllausgleichsphase, welche zum Zeitpunkt T_2 endet und während der das Schaltelement mit einem Füllausgleichsdruck p_A_fa angesteuert wird, kommen die einzelnen Lamellen des Lamellenpaketes des Schaltelementes derart aneinander zum Anliegen, dass die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes aufgrund einer ab dem Zeitpunkt T_2 erfolgenden rampenförmigen Druckerhöhung des Ansteuerdrucks p_A in Richtung des zum vollständigen Schließen des Schaltelementes erforderlichen Haltedruck p_A_h des Schaltelementes derart ansteigt, dass das vom Schaltelement übertragbare Drehmoment ansteigt. Dabei ist das Schaltelement zu einem Zeitpunkt T_3, zu dem der rampenförmige Druckaufbau am Schaltelement beendet ist und der Ansteuerdruck p_A den Haltedruck p_A_h erreicht, vollständig geschlossen. Anschließend wird der Ansteuerdruck p_A konstant auf dem Haltedruck p_A_h gehalten.
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Zum Zeitpunkt T_4 ergeht von der elektrischen Getriebesteuerung eine Anforderung zum Abschalten eines Schaltelementes, weshalb der Ansteuerdruck p_A zu einem Zeitpunkt T_5 auf einen ersten Zwischendruckwert p_A_1 abgesenkt und bis zu einem Zeitpunkt T_6 konstant auf diesem Wert gehalten wird.
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Die Ansteuerung des Schaltelementes mit dem ersten Zwischendruckwert p_A_1 stellt die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes auf einen Wert ein, mit der das am Schaftelement anliegende Drehmoment im Wesentlichen schlupffrei übertragen wird.
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Die in 1 dargestellte und zum Zeitpunkt T_6 erfolgende sprungförmige Druckabsenkung des Ansteuerdruckes p_A auf einen zweiten Zwischendruckwert p_A_2 bewirkt, dass das Schaltelement in einen Schlupfbetrieb übergeht. Anschließend wird der Ansteuerdruck p_A während einer sich bis zu einem Zeitpunkt T_7 erstreckenden Regelphase derart eingestellt, dass die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes kontinuierlich abgesenkt wird ohne den Abtrieb des Fahrzeuges vollständig von der Antriebsmaschine zu entkoppeln, wodurch ein unerwünschter Anstieg der Motordrehzahl der Antriebsmaschine des Antriebsstranges während dieser Phase verhindert wird.
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Am Ende der Regelphase, d. h. zum Zeitpunkt T_7, liegt beispielsweise ein weiteres zuzuschaltendes Schaltelement des Automatgetriebes bereits mit einer derartigen Übertragungsfähigkeit vor, dass die Übertragungsfähigkeit des abzuschaltenden Schaltelementes durch Absenken des Ansteuerdruckes p_A auf einen Druckwert, der vorliegend im Wesentlichen dem Füllausgleichsdruck p_A_fa entspricht und zu dem über das Schaltelement im Wesentlichen kein Drehmoment mehr führbar ist, auf Null reduziert wird.
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Die gepunktet dargestellte Linie gibt den Verlauf des Ist-Druckes p_A ist im Kolbenraum des Schaltelementes wieder. Aus der Darstellung geht hervor, dass sich der Ist-Druck p_A_ist in Bezug auf die Steuervorgabe des von der Getriebesteuerung vorgegebenen Ansteuerdrucks p_A mit einer geringen zeitlichen Verzögerung am Schaltelement einstellt.
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Anschließend wird der Ansteuerdruck p_A des Schaltelementes zu einem Zeitpunkt T_8 rampenförmig auf Null reduziert und der Kolbenraum des Schaltelementes bis hin zu einem Zeitpunkt T_9 durch am Kolben des Schaltelementes angreifende Rückstellfedern vollständig entleert.
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Die Dauer der Schnellfüllphase wird durch den für die vollständige Befüllung des Kolbenraumes des Schaltelementes benötigten Hydraulikfluidvolumenstrom bestimmt, der von einer mit in Abhängigkeit einer Drehzahl der Antriebsmaschine des Antriebsstranges variierendem Fördervolumen ausgeführten Pumpeneinrichtung des Hydrauliksystems des Automatgetriebes aufzubringen ist.
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Dies resultiert aus der Tatsache, dass das Hydrauliksystem bzw. der Ölkreislauf des Automatgetriebes durch die Pumpeneinrichtung mit Hydraulikfluid versorgt wird, die im Bereich des Getriebeeingangs des Automatgetriebes mit der Drehzahl der Antriebsmaschine des Antriebsstranges angetrieben wird. Je nach Drehzahl der Antriebsmaschine stellt sich demnach ein bestimmtes Fördervolumen der Pumpeneinrichtung ein, von dem in Abhängigkeit eines Systemdrucks im Hydrauliksystem sowie in Abhängigkeit einer Temperatur des Hydraulikfluids im Getriebesystem ein Teil durch Leckageströme verloren geht.
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Somit steht für die Ansteuerung der verschiedenen Bauelemente des Automatgetriebes ein gegenüber dem Fördervolumen der Pumpeneinrichtung reduzierter Volumenstrom zur Verfügung, welcher bei gleichzeitig zu versorgenden Bauelementen des Automatgetriebes, deren Versorgung mit derselben Priorisierung in der Getriebesteuerung hinterlegt ist, zwischen diesen verteilt werden muss.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Vermeidung von aus der Praxis bekannten Druckeinbrüchen im Hydrauliksystem des Automatgetriebes und zur vollständigen Nutzung des durch die Pumpeneinrichtung zur Verfügung gestellten Fördervolumens an Hydraulikfluid das Fördervolumen der Pumpeneinrichtung über die Drehzahl der Antriebsmaschine des Antriebsstranges rechnerisch ermittelt. Das rechnerisch ermittelte Fördervolumen der Pumpeneinrichtung wird um die temperatur- und druckabhängigen Leckageverluste des Hydrauliksystems reduziert, wobei das Ergebnis als der tatsächlich für die Versorgung der verschiedenen Bauelemente des Automatgetriebes zur Verfügung stehende Hydraulikvolumenstrom herangezogen wird.
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Die Leckage des Hydrauliksystems ist vorliegend als Mittelwert über alle Betriebszustände des Automatgetriebes in der elektronischen Getriebesteuerung abgelegt, wobei der Mittelwert der temperatur- und systemdruckabhängigen Leckage anhand von Messungen an einem Referenzgetriebe applikativ ermittelt ist. Hiervon abweichend kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass für die Bestimmung des aktuell zur Versorgung der Bauelemente des Automatgetriebes zur Verfügung stehenden Volumenstromes für verschiedene Betriebszustände des Automatgetriebes auch unterschiedliche Werte für die Leckage hinterlegt sind, welche in Abhängigkeit einer aktuell in dem Getriebe eingelegten Übersetzung und/oder in Abhängigkeit einer Position eines Wählhebels des Fahrzeuges applikativ bestimmt sind.
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Darüber hinaus besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Leckage des Hydrauliksystems über ein das Hydrauliksystem wenigstens bereichsweise abbildendes Modell über den gesamten Betriebsbereich des Automatgetriebes permanent aktuell und betriebszustandabhängig zu berechnen und zur Bestimmung des für die Versorgung der Bauteile des Automatgetriebes tatsächlich zur Verfügung stehenden Volumenstromes zu verwenden. Damit besteht die Möglichkeit, situationsabhängige Leckagen, die beispielsweise durch Druckreglerleckagen entstehen, permanent zu berechnen und in die Bestimmung des tatsächlich zur Verfügung stehenden Volumenstromes einfließen zu lassen.
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Das bedeutet, dass der für eine Betätigung, d. h. auch für die Schnellbefüllung eines Schaltelementes, tatsächlich zur Verfügung stehende Volumenstrom aus dem theoretischen Fördervolumen der Pumpeneinrichtung abzüglich der auf unterschiedliche Art und Weise bestimmbaren Leckage des Hydrauliksystems ermittelt wird. Sind gleichzeitig mehrere Verbraucher des Automatgetriebes mit diesem Volumenstrom zu versorgen, entspricht der jedem einzelnen Verbraucher zuführbare Volumenstrom jedoch lediglich einem Teil des zuvor bestimmten tatsächlichen Volumenstromes, da dieser zwischen den einzelnen Verbrauchern – eventuell unter Berücksichtigung eines vordefinierten oder eines aktuell ermittelten Verteilungsschlüssels – aufgeteilt werden muss.
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Bei einem als Doppelkupplungsgetriebe mit hydraulischer Parksperre ausgebildeten Automatgetriebe benötigen sowohl die Kupplungen bzw. Schaltelemente, die Schaltstangen als auch die Parksperre zeitweise große Volumenströme zur Ansteuerung der damit korrespondieren Aktuatoren. Dafür müssen die jeweilig aktivierten Funktionen den maximal vorhandenen Volumenstrom im Hydrauliksystem berücksichtigen, welcher in der vorbeschriebenen Art und Weise aus dem Fördervolumen der Pumpeneinrichtung abzüglich der Leckage im Hydrauliksystem und den für die jeweils anzusteuernden Verbraucher vorgesehenen Volumenströmen bestimmt wird.
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Da einem Schaltelement bzw. einer Kupplung während eines Füllvorganges ein konstruktiv vorgegebenes Ölvolumen zugeführt werden muss, ist eine Befüllzeit eines Schaltelementes durch Veränderung des dem Schaltelement zugeführten Volumenstromes variierbar. Das bedeutet, je größer der dem Schaltelement zugeführte Volumenstrom ist, desto kürzer ist die Schnellfüllzeit.
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Durch die Kenntnis des mittels der vorbeschriebenen Vorgehensweise bestimmten und zur Ansteuerung der Bauteile des Automatgetriebes tatsächlich zur Verfügung stehenden Volumenstromes besteht nunmehr die Möglichkeit, eine Schnellfüllzeit eines Schaltelementes in jedem Betriebspunkt des Automatgetriebes mit dem für das Schaltelement maximal zur Verfügung stehenden Volumenstrom zu befüllen und die Schnellfüllzeit somit betriebszustandsabhängig auf ein Minimum zu begrenzen.
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Dabei wird die notwendige Druckhöhe des Ansteuerdruckes p_A, um einen bestimmten Volumenstrom an dem Schaltelement einzustellen, durch Multiplikation der Durchflusskonstante der zwischen der Pumpeneinrichtung und dem Kolbenraum des Schaltelementes verlaufenden Leitungen des Hydrauliksystems und deren Durchflussquerschnitt berechnet, wobei dieses Produkt wiederum mit der Wurzel aus dem zweifachen Quotienten der Druckdifferenz zwischen der Pumpeneinrichtung und dem Kolbenraum und der Dichte des Hydrauliksystems multipliziert wird, oder durch Messungen ermittelt.
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Damit besteht beispielsweise die Möglichkeit, die Schnellfüllphase, welche bei dem vorbeschriebenen Betriebszustandsverlauf zum Zeitpunkt T_0 beginnt und zum Zeitpunkt T_1 endet, durch eine an den bestimmten und tatsächlich zur Verfügung stehenden Volumenstrom angepassten Art und Weise aufgrund einer Erhöhung des Schnellfülldruckes p_A_sf auf einen Schnellfülldruck p_A_sf1 derart zu verkürzen, dass die Schnellfüllphase zu einem Zeitpunkt T_1', der dem Zeitpunkt T_1 zeitlich vorgelagert ist, beendet ist und die Befüllung des Kolbensraumes gemäß des Verlaufs des Füllgrades f_A1 stattfindet.
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Dies führt dazu, dass das Schaltelement zu einem früheren Zeitpunkt als dem Zeitpunkt T_3 in den Kraftfluss des Antriebsstranges des Fahrzeuges bzw. des Automatgetriebes vollständig zugeschaltet werden kann und damit eine Schaltung in dem Automatgetriebe mit höherer Spontaneität durchführbar ist.
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Andererseits besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Schnellfülldruck p_A_sf auf einen zweiten Druckwert p_A_sf2 abzusenken und die Schnellfüllphase gemäß dem flacheren Füllgradkurvenverlauf f_A2 erst zu einem Zeitpunkt T_1'' zu beenden, der dem Zeitpunkt T_1 zeitlich nachgelagert ist. Die Verlängerung der Schnellfüllphase aufgrund der Reduzierung des Schnellfülldrucks p_A_sf ist beispielsweise bei Schaltungen im Automatgetriebe, wie beispielsweise bei Ausrollschaltungen oder Schaltungen bei stark reagierenden Antriebssträngen, wie Allradantriebssträngen, von Vorteil, welchen gleichzeitig auch zeitunkritische Befüllvorgänge der zuzuschaltenden Schaltelemente zugrunde liegen.
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2 zeigt ein stark verkürztes Ablaufschema eines Teils des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches eine so genannte Volumenstromprüfung bei variablem Schnellfülldruck darstellt, wobei das in 2 dargestellte Ablaufschema eine Vorgehensweise zur Optimierung einer Verkürzung der Schnellfüllphase eines zuzuschaltenden Schaltelementes unter Berücksichtigung des aktuellen Fördervolumens der Pumpeneinrichtung wiedergibt.
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Dazu erfolgt die Ansteuerung des Schaltelementes in Abhängigkeit einer angeforderten Spontaneität eines Übersetzungswechsels in dem Automatgetriebe, die in Abhängigkeit einer im Betrieb aktivierten Fahrertyperkennungsroutine und/oder in Abhängigkeit eines fahrerseitig ausgewählten oder getriebesteuerungsseitig angeforderten Fahrprogrammes in der Getriebesteuerung ermittelt wird.
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In der elektronischen Getriebesteuerung sind zur Unterstützung dieser Vorgehensweise mehrere verschieden lange Schnellfüllzeiten hinterlegt, welche jeweils mit unterschiedlich spontanen Schaltungen im Automatgetriebe korrespondieren, die jeweils die Basis für eine Abstufung einer Sportlichkeit eines Fahrzeugverhaltens darstellen.
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Dabei wird zunächst in einem Schritt S1 die mit der von der Fahrertyperkennung und/oder der elektrischen Getriebesteuerung angeforderten Spontaneität bzw. Sportlichkeit korrespondierende Schnellfüllzeit ausgewählt und in einem Prüfschritt S2 überprüft, ob der tatsächlich für die Befüllung des Schaltelementes zur Verfügung stehende Volumenstrom ausreichend ist, das Schaltelement innerhalb der angeforderten Schnellfüllzeit vollständig zu befüllen bzw. die Schnellfüllphase innerhalb dieser Zeit abzuschließen.
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Bei negativem Abfrageergebnis wird zu einem Schritt S3 verzweigt und die in der elektrischen Getriebesteuerung hinterlegte und um einen Grad reduzierte Sportlichkeit ausgewählt und vor den Prüfschritt S2 zurück verzweigt. Anschließend wird im Prüfschritt S2 abermals überprüft, ob die nunmehr ausgewählte Sportlichkeit und die damit korrespondierende Schnellfüllzeit mit dem tatsächlich vorhandenen Volumenstrom realisierbar ist. Diese Prüfroutine wird solange durchgeführt, bis diejenige Schnellfüllzeit ausgewählt ist, die mit dem vorliegenden Volumenstrom realisierbar ist.
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Dabei stellt die längste in der Getriebesteuerung abgelegte Schnellfüllzeit als Grenze die Schnellfüllzeit dar, welche mit einem Volumenstrom erzielbar ist, der sich aus der Differenz aus dem von der Pumpeneinrichtung bei Leerlaufdrehzahl der Antriebsmaschine zur Verfügung gestellten Fördervolumen und der dabei auftretenden Leckage ergibt. Dabei wird die Prüfroutine bei Erreichen der längsten Schnellfüllzeit abgebrochen und die Schnellfüllung des Schaltelementes wird dann mit dem mit dem minimalen Volumenstrom darstellbaren Schnellfülldruck durchgeführt.
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Wird in dem Prüfschritt S2 vor Erreichen der längsten Schnellfüllzeit ein positives Abfrageergebnis ermittelt, wird vom Schritt S2 zu einem Schritt S4 verzweigt und die Schnellbefüllung des Schaltelementes mit der aktuell ausgewählten Schnellfüllzeit durchgeführt und eine damit korrespondierende Spontaneität bzw. Sportlichkeit zur Verfügung gestellt.
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Das bedeutet, dass die Ansteuerung des Automatgetriebes bzw. eine Schnellbefüllung eines Schaltelementes an einen angeforderten Sportlichkeitsfaktor der folgenden Schaltung angepasst durchgeführt wird, wobei die dem angeforderten Sportlichkeitsfaktor entsprechende Schnellbefüllung nur dann ausgeführt wird, wenn der tatsächlich für die Schaltung zur Verfügung stehende Volumenstrom ausreichend ist. Anderenfalls wird der angeforderte Sportlichkeitsfaktor Stufe um Stufe reduziert und nach jeder Reduktion erneut überprüft, ob die Schnellbefüllung innerhalb der ausgewählten Schnellfüllzeit durchführbar ist.
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Alternativ zu den in der elektrischen Getriebesteuerung hinterlegten Schnellfüllzeiten besteht auch die Möglichkeit, in der elektrischen Getriebesteuerung ein Widerstandkennfeld zu hinterlegen, welches eine Funktion der Temperatur des im Hydrauliksystem des Automatgetriebes zirkulierenden Hydraulikfluides und einer Druckdifferenz zwischen der Pumpeneinrichtung und dem jeweils anzusteuernden Schaltelementes ist. Anhand des Widerstandskennfeldes besteht die Möglichkeit, den für den Verbraucher zur Verfügung stehenden maximalen Volumenstrom kontinuierlich an das zur Verfügung stehende Fördervolumen der Pumpeneinrichtung anzupassen, womit jeweils exakt an den Betriebszustand des Automatgetriebes angepasste Schnellbefüllzeiten in Echtzeit bestimmt werden. Das Widerstandskennfeld kann entweder im Betrieb des Fahrzeuges permanent rechnerisch ermittelt werden oder als messtechnisch ermitteltes Widerstandskennfeld in der Getriebesteuerung hinterlegt sein.
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In Betriebszuständen des Automatgetriebes, bei welchen mehrere verschiedene Verbraucher des Automatgetriebes von dem aktuell im Hydrauliksystem zirkulierenden Hydraulikvolumenstrom anzusteuern sind, kann es vorgesehen sein, dass die zuerst anfordernde Steuerfunktion den aktuellen Volumenstrom alleine verwendet und weitere Steuerfunktionen des Getriebes mit dem eventuell verbleibenden, d. h. über den benötigten hinaus gehenden Volumenteilstrom des Hydrauliksystems, angesteuert bzw. versorgt werden.
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Sind die verschiedenen Steuerfunktionen des Automatgetriebes unterschiedlich zueinander priorisiert, wird der aktuell zur Verfügung stehende Volumenstrom für die Ansteuerung der höchst priorisierten Funktion verwendet, wobei bereits begonnene niedriger priorisierte Funktionen bei Vorliegen einer Anforderung zum Ansteuern einer höher priorisierten Funktion dann unter Umständen mit einem geringeren Anteil des zur Verfügung stehenden Steuervolumenstromes versorgt werden.
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Zusätzlich kann es bei einer angeforderten Schaltung auch vorgesehen sein, dass der Systemdruck im Hydrauliksystem angehoben wird, was jedoch eine Veränderung der Leckage des Hydrauliksystems zur Folge hat. Damit die Bestimmung des tatsächlich zur Ansteuerung der Bauteile des Automatgetriebes zur Verfügung stehenden Volumenstrom auch in Abhängigkeit der Druckerhöhung im Hydrauliksystem bestimmt wird, wird bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine dem höheren Systemdruck im Hydrauliksystem entsprechenden Wert der Leckage zurückgegriffen und das Fördervolumen der Pumpeneinrichtung um den dem höheren Druck entsprechenden Leckagevolumenstrom reduziert.
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Zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass bei mehreren parallel angeforderten Funktionen des Getriebes unterschiedlich hohe Drucksteigerungen im Hydrauliksystem angefordert werden. in derartigen Fällen wird eine so genannte Maximalauswahl vorgenommen und bei der Bestimmung des für die Ansteuerung des Automatgetriebes zur Verfügung stehenden Volumenstromes die Leckage herangezogen, welche sich bei dem maximal angefordertem Systemdruck des Hydrauliksystems einstellt.
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Neben der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird der Füllgrad des Schaltelementes des Automatgetriebes beim Befüllen wie auch beim Entleeren über einen in der elektrischen Getriebesteuerung abgelegten Algorithmus ermittelt. Ferner erfolgt basierend auf diesem Algorithmus auch die jeweilige Schaltelementansteuerung für die Befüllung wie auch aufbauend darauf die Ansteuerung des Schaltelementes für die Drehmomentübernahme und die Drehmomentübertragung. Damit ist gewährleistet, dass für jedes Schaltelement des Automatgetriebes jeweils der Anlegepunkt, d. h. die Kolbenposition eingestellt werden kann, bei deren Erreichen mit der nächsten Druckerhöhung am Schaltelement Drehmoment über das Schaltelement übertragen werden kann.
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Eine weitere Funktionalität stellt die Einflussnahme auf die Dauer der Befüllung eines Schaltelementes und damit die Stellung des Schaltelementes bzw. des Druckkolbens eines Schaltelementes in Bezug auf den Anlegepunkt dar. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die erhöhten Anforderungen an die Spontaneität und an die Reaktionszeit eines Automatgetriebes bei einer Schaltanforderung von besonderer Wichtigkeit, da zur Erhöhung einer Spontaneität im Bereich eines Schaltelementes eine gezielte Überbefüllung des Schaltelementes vorgesehen werden kann. Andererseits ergibt sich jedoch auch die Möglichkeit, den Druckkolben eines Schaltelementes vor den Anlegepunkt zu stellen, um einen Fahrkomfort bei kritischen, auf die Befüllung eines zuzuschaltenden Schaltelementes sehr sensitiv reagierenden Schaltabläufen nicht in unerwünschtem Umfang zu beeinträchtigen.
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Zusätzlich ist es vorgesehen, einen Toleranz- und Verschleißausgleich des Grundbefüllwerts eines Schaltelementes durch über- und unterkompensierte Befüllungen eines Schaltelementes anzupassen, womit eine den Ansprüchen entsprechenden optimierte Befüllung eines Schaltelementes und eine damit einhergehende Kolbenpositionierung erreichbar ist, was bei aus dem Stand der Technik bekannten Ansteuerungen von Schaltelementen mit einem über alle Betriebspunkte des Automatgetriebes und Fahreranforderungen hinweg vereinheitlichen Schnellfülldruck eines Schaltelementes nicht umsetzbar ist.
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Dieser bei herkömmlich betriebenen Automatgetrieben einheitliche Schnellfülldruck eines Schaltelementes wird in Abhängigkeit von einem bei einer Leerlaufdrehzahl der Antriebsmaschine zur Verfügung stehenden Hydraulikvolumenstrom im Hydrauliksystem applikativ festgelegt und entspricht dem kleinsten zur Verfügung stehenden Volumenstrom. Mit dieser aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweise ergibt sich eine Befüllung eines Schaltelementes ohne Auswirkungen auf die Druckversorgung weiterer anzusteuernder Schaltelemente und/oder weiterer Bauteile des Automatgetriebes, was unter Umständen Druckeinbrüche im Hydrauliksystem zur Folge haben kann.
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Damit weist das erfindungsgemäße Verfahren erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Getriebesteuerungen auf, da im Hydrauliksystem zur Verfügung stehende höhere Volumenströme an Hydraulikfluid zur Erhöhung einer Spontaneität bzw. einer Sportlichkeit aufgrund der Variierbarkeit des Schnellfülldruckes auf einfache Art und Weise herangezogen werden können. Damit kann ebenfalls eine verbesserte Befüllung eines Schaltelementes erreicht werden, ohne zwangsläufig dadurch eine Befüllungsverlängerung in Kauf nehmen zu müssen.
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Der Algorithmus zur Bestimmung des Befüllgrades der Schaltelemente bzw. die Berechnung der jeweiligen Kolbenposition ist an die erfindungsgemäß variierbaren Schnellfüllzeiten bzw. an die unterschiedlich hohen Schnellfülldrücke im Betrieb des Automatgetriebes durch eine entsprechende Anpassung der Anzahl der Befüllzeiten an die entsprechende Anzahl der Druckstufungen auf einfache Art und Weise dadurch angepasst, dass eine funktionale Zuordnung zwischen Befüllzeit und Befülldruck mittels einer Kennlinie vorgesehen ist.
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Die Kennlinienzuordnung zwischen diesen beiden Größen bietet zudem die Möglichkeit weitere Einflussgrößen zu berücksichtigen, da die Kennlinie auf einfache Art und Weise auf ein Kennfeld erweitert und zwischen den Stützstellen entsprechend auf verschiedene Art und Weise interpoliert werden kann.
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Somit lässt sich zu jedem Zeitpunkt eines Beginns einer Befüllung eines Schaltelementes aus der Kenntnis der aktuellen Kolbenposition die notwendige Füllzeit bis zum vollständigen Befüllen des Schaltelementes ermitteln. Dies ist insbesondere dann besonders vorteilhaft, wenn ein Schaltelement zugeschaltet werden soll, dass noch nicht vollständig entleert ist und dessen Kolben sich noch in einer Zwischenposition befindet. Ein derartiger Betriebszustand eines Schaltelementes liegt beispielsweise zum Zeitpunkt T_10 vor.
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Des Weiteren ist die Restfüllzeit aus einer Schnellfüllzeitadaption zum Ausgleich der Toleranzen und des Verschleißeinflusses im Bereich der Drehmoment übertragenden Bauteile eines Schaltelementes ebenfalls unter Berücksichtigung der Randbedingungen bei der Ermittlung des Adaptionswertes auf die anderen Befüllniveaus und Befüllzeiten übertragbar.
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Bezugszeichen
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- f_A, f_A1, f_A2
- Füllgrad
- p_A
- Ansteuerdruck
- p_A_fa
- Füllausgleichsdruck
- p_A_sf
- Schnellfülldruck
- p_A_h
- Haltedruck
- S1 bis S4
- Schritt
- T_0 bis T_10
- diskreter Zeitpunkt
- t
- Zeit
