DE10330155A1

DE10330155A1 - Verfahren zur Verbesserung der Schaltgeschwindigkeit für Automatgetriebe

Info

Publication number: DE10330155A1
Application number: DE2003130155
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing. Popp; Wolfgang Dipl.-Ing. Kösling; Franz-Josef Schuler; Klaus Dipl.-Ing. Steinhauser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-01-20

Abstract

Im Rahmen des Verfahrens zur Verbesserung der Schaltgeschwindigkeit von Automatgetrieben werden die Schaltpunkte zu höheren oder niedrigeren Schaltdrehzahlen in Abhängigkeit vom Drehzahlgradienten, von schaltungstypspezifischen Reaktionszeiten, von der Abregeldrehzahl und/oder von Motor- und/oder Getriebeersatzfunktionen verschoben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Schaltgeschwindigkeit von Automatgetrieben, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die immer steigenden Anforderungen an die Funktionalität der Automatgetriebe durch die Forderung nach mehr Spontaneität, die immer größer werdende Anzahl der zu schaltenden Gänge, die verbrauchsoptimierte Auslegung der Automatgetriebe mit größeren Fahranteilen in den hohen Gängen sowie die große Anzahl der auszuführenden Rückschaltungen beim Abbremsen des Fahrzeugs bis zum Stillstand führen dazu, dass Gänge eines Automatgetriebes immer schneller und häufiger hintereinander geschaltet werden sollen.
In einem Automatgetriebe wird für Schaltungen ein gewisser Vorhalt berücksichtigt, da bis zum Gangwechsel eine gewisse Verzögerungszeit vergeht und die Motordrehzahl bis zur Lastübernahme von abschaltender zu zuschaltenden Kupplung weiter ansteigt. Gründe für die Verzögerungszeit sind Befüllungs- und Rampenzeiten bis letztendlich der Schaltdruck erreicht wird. Die Motordrehzahldifferenz, d. h. die Drehzahldifferenz zwischen max. erreichter Motordrehzahl (Schaltdrehzahl) zur Abregeldrehzahl bei Hochschaltungen streut in Abhängigkeit von Getriebe- und Motorentemperatur, sowie Fahrbahnneigung und Beladungszustand des Fahrzeugs.
Bei stark motorisierten Fahrzeugen kann die hierbei auftretende Motordrehzahldifferenz unter Berücksichtigung von Kupplungs-Befüllungszeiten inklusive Lastübernahme bis ca. 1 200 1/min betragen.

Nach dem Stand der Technik, insbesondere aus der DE 199 61 979 A1 der Anmelderin, ist bekannt, den Kickdown-Hochschaltpunkt adaptiv, d. h. in Abhängigkeit von den jeweiligen Belastungszuständen und Fahrbahnneigungen zu bestimmen, so dass bei einer gewünschten maximalen Motordrehzahl geschaltet wird. Des weiteren wird im Rahmen der DE 44 40 706 A1 vorgeschlagen, die in der Ebene gültigen Hochschaltungs- und Rückschaltungsschaltpunkte steigungsabhängig zu verschieben, um Pendelschaltungen zu vermeiden. Ein weiteres Verfahren zur Verschiebung der Schaltpunke von Rückschaltungen ist in der DE 42 165 53 C2 beschrieben.

Weiterhin besteht jedoch das Problem, dass getriebeinterne Veränderungen wie z. B. das Umschalten von einem „normalen" auf einen „sportlichen" Schaltablauf (deutliche Reduzierung der Schaltzeit) oder Grenzmustergetriebe in der Serie nicht berücksichtigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbesserung der Schaltgeschwindigkeit von Automatgetrieben anzugeben, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach wird vorgeschlagen, zur Verbesserung der Schaltgeschwindigkeit von Automatgetrieben, die Schaltpunkte zu höheren oder niedrigeren Schaltdrehzahlen, in Abhängigkeit vom Drehzahlgradienten (der eine Funktion der Fahrzeugmasse und der Steigung ist), von schaltungstypspezifischen Reaktionszeiten, von der Abregeldrehzahl und/oder von Motor-/Getriebeersatzfunktionen zu verschieben.

Gemäß der Erfindung werden zur Ermittlung der Dauer von der Auslösung der Schaltung bis zur ersten Drehzahlreaktion laufend die Dauer der Befüllung der zuschaltenden Schaltelemente bzw. der Druckreduzierung der abschaltenden Schaltelemente berechnet und gespeichert. Diese Daten werden dem den Schaltbefehl verursachenden Softwarefunktionsteil als Reaktions- bzw. Vorhaltzeit übermittelt, so dass der den Schaltbefehl bestimmende bzw. verursachende Softwarefunktionsteil jederzeit auf Änderungen der bisher angenommenen Zeit in der Schaltablauffunktionssoftware reagieren kann.

Eine Änderung der berechneten Reaktionszeiten kann es aus verschiedenen Gründen geben:
Beispielsweise können die Befüll- bzw. Entleerzeiten des Schaltablaufs durch Wechsel des Schaltablaufs von normalem auf spontanen bzw. sportlichen Ablauf oder durch schon vorgehaltene Befüllung des oder der zuschaltenden Schaltelemente verkürzt werden. Ein weiterer Grund für die Verkürzung der Reaktionszeiten kann eine durchgeführte Druckreduzierung auf das gerade noch notwendige Übertragungsmoment der abschaltenden Schaltelemente sein.

Des Weiteren können Änderungen der Parameter für die Befüllung bzw. Druckreduzierung durch eine ausgeführte Adaptionsfunktion auftreten, was die Reaktionszeiten unmittelbar beeinflusst ebenso wie eine Änderung von Einflussgrößen (Getriebetemperatur, Momente, Drehzahlen, ...). Als weiterer Grund für eine Änderung der Reaktionszeiten ist auch die Notwendigkeit, eine der die Reaktionszeit reduzierenden Maßnahmen zurückzunehmen, da ein Betriebsbereich verlassen wurde, in denen dies möglich war, zu nennen.

Für die Berechnung der Dauer der Reaktionszeit ist die Kenntnis des Zeitpunkts der ersten Drehzahlreaktion auf die Drucksteuerung, d. h. die Kenntnis des Zeitpunkts des Verlassens der Synchrondrehzahl des aktuellen Gangs bestimmend.

Gemäß der Erfindung werden die Zustandszeiten der Befüllung der zuschaltenden Schaltelemente bzw. der Druckreduzierung der abschaltenden Schaltelemente addiert und der das Verlassen der aktuellen Synchrondrehzahl bestimmende Zeitwert der Schaltstrategiesoftware, die den Schaltpunkt bestimmt, übermittelt. Mit diesem Zeitwert für die Reaktionszeit und der Kenntnis der Schaltzeit ist es dann der Schaltstrategiesoftware möglich, den optimalen Schaltpunkt an den benötigten Ablauf in der Schaltablaufsoftware anzupassen.

Durch die erfindungsgemäße Konzeption ist es möglich, bei allen Arten von Getrieben durch Kenntnis der Reaktionszeiten für die Betätigung der Schaltelemente den Hochschaltpunkt und insbesondere die Kick-down-Schaltdrehzahlen an die Bedingungen des Schaltablaufs anzupassen und auf geänderte Bedingungen wie z. B. Veränderungen der Einfluss größen auf die Reaktionszeit durch Verlassen von erlaubten Betriebsbereichen oder Variationen des Schaltablaufs zu reagieren.

Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der Motor den aktuellen Motordrehzahlabregelwert dem Getriebe bzw. der Getriebesteuerung übermittelt, wodurch der Schaltzeitpunkt mit dem notwendigen Vorhalt ermittelt werden kann, da die Motorabregeldrehzahl ebenfalls von bestimmten Einflussfaktoren, wie Motortemperatur, Motorersatzfunktionen durch Überwachungs-/Ersatz-/Diagnosefunktionen usw., abhängt.

Zudem kann vom Motor bzw. der Motorsteuerung selbst der Zeitpunkt einer Drehzahlumkehr (z. B. in Abhängigkeit von der Fahrsituation, Fahraktivität, etc.) ermittelt werden und an das Getriebe bzw. der Getriebesteuerung übertragen werden. Demzufolge kann das Getriebe mit dem tatsächlichen bzw. berechnetem Vorhalt die Schaltung auslösen.

Das Auslösen einer Schaltung kann auch bei Rückschaltungen durch bestimmte Vorgaben beeinflusst werden. Normalerweise würde eine Rückschaltung z. B. gerade noch bei 4 500 1/min zulässig sein, da bei der Einleitung einer anschließenden Hochschaltung eine Drehzahlumkehr vor Erreichen der Abregeldrehzahl stattfinden muss.

Ist nun beispielsweise bei kaltem Getriebe die Füllzeit der zuschaltenden Kupplung bei der anschließenden Hochschaltung verlängert (zähes Hydrauliköl) so kann es vorkommen, dass vor Erreichen des Drehzahlumkehrpunktes der laufenden Hochschaltung bereits die Abregeldrehzahl er reicht wird. Dies bedeutet, dass entweder die anschließende Hochschaltung früher gestartet werden muss, was aber bei einigen Getrieben frühestens nach Erreichen des Synchronpunktes oder nach Beendigung der Schaltung möglich ist, wenn nicht sogar zusätzliche Verzögerungszeiten appliziert werden müssen, oder dass die angeforderte Rückschaltung situationsbedingt früher gestartet oder nicht mehr ausgeführt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert.

Es stellen dar:

1 den Verlauf der Drehzahl, des Druckes des abschaltenden Schaltelementes und des Druckes des zuschaltenden Schaltelementes bei einer Hochschaltung als Funktion der Zeit und

2 den Verlauf der Drehzahl, des Druckes des abschaltenden Schaltelementes und des Druckes des zuschaltenden Schaltelementes als Funktion der Zeit bei einer Rückschaltung mit anschließender Hochschaltung bei warmen und bei kaltem Getriebe.

In 1 ist mit A der Verlauf der Drehzahl bezeichnet; zum Zeitpunkt t_0 wird der Schaltbefehl ausgegeben, so dass der Druck im abschaltenden Schaltelement (Kurve B) reduziert wird. Ab diesem Zeitpunkt (Schaltbefehl) wird die Reaktionszeit berechnet. Die Reaktionszeit endet zum Zeitpunkt t_1, wo die Lastübernahme von dem zuschaltenden Schaltelement (Kurve C) stattfindet, da der Druck im zu schaltenden Schaltelement dazu ausreicht (Drehzahlreaktion).
Gemäß der Erfindung werden die Reaktionszeiten berechnet, gespeichert und dem den Schaltbefehl verursachenden Softwarefunktionsteil als Reaktions- bzw. Vorhaltzeit übermittelt, so dass der den Schaltbefehl bestimmende bzw. verursachende Softwarefunktionsteil jederzeit auf Änderungen der bisher angenommenen Zeit in der Schaltablauffunktionssoftware reagieren kann. Zur Ermittlung der Dauer von der Auslösung der Schaltung bis zur ersten Drehzahlreaktion wird laufend die Dauer der Befüllung der zuschaltenden Schaltelemente bzw. der Druckreduzierung der abschaltenden Schaltelemente ermittelt.
Gemäß der Erfindung werden zur Berechnung der Reaktionszeiten die Zustandszeiten der Befüllung der zuschaltenden Schaltelemente bzw. der Druckreduzierung der abschaltenden Schaltelemente jeweils addiert und der das Verlassen der aktuellen Synchrondrehzahl bestimmende Zeitwert der Schaltstrategiesoftware, die den Schaltpunkt bestimmt, übermittelt. Mit diesem Zeitwert für die Reaktionszeit und der Kenntnis der Schaltzeit ist es dann möglich, den optimalen Schaltpunkt an den benötigten Ablauf in der Schaltablaufsoftware anzupassen.
Erfindungsgemäß werden die Schaltpunkte zu höheren oder niedrigeren Schaltdrehzahlen auch in Abhängigkeit vom Drehzahlgradienten, von der Abregeldrehzahl und/oder von Motor-/Getriebeersatzfunktionen verschoben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch bei Rückschaltungen bzw. Rückschaltungen mit anschließender Hochschal tung anwendbar. Während des Betriebes des Fahrzeugs können nämlich Situationen auftreten, wie bereits erläutert beispielsweise bei kaltem Getriebe, welche die Füllzeit der zuschaltenden Kupplung bei der anschließenden Hochschaltung verlängern, so dass vor Erreichen des Drehzahlumkehrpunktes der laufenden Hochschaltung bereits die Abregeldrehzahl erreicht wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die anschließende Hochschaltung früher gestartet werden oder die angeforderte Rückschaltung wird situationsbedingt früher gestartet oder nicht mehr ausgeführt.
In 2 ist der Verlauf der Drehzahl, des Druckes des abschaltenden Schaltelementes und des Druckes des zuschaltenden Schaltelementes bei einer Rückschaltung mit anschließender Hochschaltung als Funktion der Zeit unter den oben geschilderten Bedingungen dargestellt.
Zum Zeitpunkt t_0 wird eine Rückschaltung und zum Zeitpunkt t_1 eine Hochschaltung angefordert; der Druckverlauf im abschaltenden Schaltelement ist durch die Kurve D dargestellt. Wenn z. B. aufgrund niedriger Temperaturen die Füllzeit der zuschaltenden Kupplung bei der anschließenden Hochschaltung verlängert wird, so kann vor Erreichen des Drehzahlumkehrpunktes die Abregeldrehzahl erreicht werden, was vom Fahrer als störend empfunden wird, da für eine kurze Zeit keine Fahrzeugbeschleunigung stattfindet. Dies wird durch die Kurve E (Druckverlauf der zuschaltenden Kupplung) und durch die Kurve F (Drehzahlverlauf) illustriert. Die Kurven E und F veranschaulichen die Situation ohne die temperaturbedingte Füllzeitverlängerung.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können in vorteilhafter Weise derartige Situationen vermieden werden, indem die Hochschaltung zu einem früheren Zeitpunkt ausgelöst wird, wenn keine systembedingten Verzögerungszeiten erforderlich sind. Sollten systembedingten Verzögerungszeiten erforderlich sein, dann kann die Rückschaltung früher ausgelöst werden oder gar nicht ausgeführt werden, wenn die Anforderung für die Rückschaltung seitens des Fahrers zu spät eingeleitet wird.

Claims

Verfahren zur Verbesserung der Schaltgeschwindigkeit von Automatgetrieben, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltpunkte zu höheren oder niedrigeren Schaltdrehzahlen, in Abhängigkeit vom Drehzahlgradienten, von schaltungstypspezifischen Reaktionszeiten, von der Abregeldrehzahl und/oder von Motor- und/oder Getriebeersatzfunktionen verschoben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Reaktionszeiten laufend die Dauer der Befüllung der zuschaltenden Schaltelemente bzw. der Druckreduzierung der abschaltenden Schaltelemente berechnet und gespeichert wird, wobei diese Daten dem den Schaltbefehl verursachenden Softwarefunktionsteil als Reaktions- bzw. Vorhaltzeit übermittelt werden, so dass der den Schaltbefehl bestimmende bzw. verursachende Softwarefunktionsteil jederzeit auf Änderungen der bisher angenommenen Zeit in der Schaltablauffunktionssoftware reagieren kann.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Berechnung der Reaktionszeiten erforderliche Zeitpunkt des Verlassens der Synchrondrehzahl des aktuellen Ganges dadurch berechnet wird, dass die Zustandszeiten der Befüllung der zuschaltenden Schaltelemente bzw. der Druckreduzierung der abschaltenden Schaltelemente jeweils addiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor den aktuellen Motordrehzahlabregelwert dem Getriebe übermittelt, wodurch der Schaltzeitpunkt mit dem notwendigen Vorhalt ermittelt wird, da die Motorabregeldrehzahl ebenfalls von bestimmten Einflussfaktoren, wie Motortemperatur, Motorersatzfunktionen durch Überwachungs-/Ersatz-/Diagnosefunktionen usw., abhängt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt einer Drehzahlumkehr von der Motorsteuerung ermittelt und an das Getriebe übertragen wird, so dass die Getriebesteuerung mit dem tatsächlichen bzw. berechneten Vorhalt die Schaltung auslöst.