DE10341917B4

DE10341917B4 - Verfahren zur Steuerung von Übersetzungsänderungsvorgängen eines stufenlos verstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10341917B4
Application number: DE10341917.9A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Janssen Peter
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2023-09-12
Also published as: US20050059528A1; DE10341917A1; US7320654B2

Abstract

Verfahren zur Steuerung von Übersetzungsänderungsvorgängen eines Automatgetriebes in einem Kraftfahrzeug, welches über ein Hydrauliksystem mit wenigstens zwei Hydraulikdruckzweigen (3, 9) mit unterschiedlichen Hydraulikdrücken verfügt, bei dem in einem ersten Hydraulikdruckzweig (3) Druckreduzierungsventile (4, 5) angeordnet sind, über die hydraulische Verbraucher (S1, S2) mit einem Betätigungsdruck versorgbar sind, bei dem an dem ersten Hydraulikdruckzweig (3) ein Druckregelungsventil (6) angeordnet ist, dessen Ausgangsseite mit einer Leitung des zweiten Hydraulikdruckzweiges (9) verbunden ist, und bei dem durch Betätigen des Druckregelungsventils (6) der Druck in dem ersten Hydraulikdruckkreis (3) derart einstellbar ist, dass dieser dem höchsten benötigten Arbeitsdruck der hydraulischen Verbraucher (S1, S2, 11) plus einem Offsetdruck entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass in bestimmten Betriebzuständen des Kraftfahrzeuges eines der Druckreduzierungsventile (4, 5) für eines der Stellglieder der beiden Übersetzungsänderungsorgane (S1, S2) des Getriebes vollständig geöffnet sowie der Offsetdruck auf den Wert Null oder nahe Null reduziert wird, und dass beim Verlassen dieser Betriebszustände der Offsetdruck wieder angehoben und das Druckreduzierungsventil (5) erneut druckreduzierend tätig wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Übersetzungsänderungsvorgängen eines Automatgetriebes in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Dokument DE 199 14 931 A1 ist eine Vorrichtung zum Steuern eines stufenlosen Kegelscheibenumschlingungsgetriebes bekannt.
Aus der DE 195 33 976 A1 ist ein hydraulisches System für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe bekannt, bei dem zwei Hydraulikdruckzweige mit zwei unterschiedlichen Hydraulikdrücken realisiert sind. Von dem ersten Hydraulikdruckzweig führen Zuleitungen zu Druckverbrauchern beziehungsweise zu diesen zugeordneten elektromagnetischen Druckregelventilen, die von einem elektronischen Steuerungsgerät bedarfsabhängig angesteuert werden. Als Verbraucher sind in dieser Druckschrift die Primärscheibe S2, die Sekundärscheibe S2, ein hydrodynamischer Drehmomentwandler und die Schmierstellen des Umschlingungsgetriebes sowie die Fahrzeugkupplung beziehungsweise die Fahrzeugbetriebsbremse genannt.
Der Druck im ersten Hydraulikdruckzweig wird durch ein steuerbares Druckbegrenzungsventil eingestellt, welches die zur Aufrechterhaltung des eingestellten Drucks nicht benötigte Pumpenfördermenge zu dem Drehmomentwandler beziehungsweise zu den Getriebeschmierstellen weiterleitet. Das Druckbegrenzungsventil wird hierzu von einem gesonderten elektromagnetischen Druckregler beeinflusst. Dabei wird dieser Druckregler so angesteuert, dass das Druckniveau im ersten Hydraulikdruckzweig und in den Zuleitungen zur Primärscheibe, zur Sekundärscheibe sowie zur Kupplung beziehungsweise zur Fahrzeugbremse zumindest deren höchsten benötigten Druckniveau entspricht.
Von dem ersten Hydraulikdruckzweig gabelt zudem eine Druckmittelleitung mit einem Druckreduzierventil ab, an dessen Ausgangsseite eine Druckleitung des zweiten Hydraulikkreises angeschlossen ist. Dieses Druckreduzierventil stellt das Druckniveau des zweiten Hydraulikdruckzweiges auf ein konstantes Druckniveau ein.
Aus dem in dem zweiten Hydraulikdruckzweig herrschenden konstanten Druck bilden die elektromagnetischen Druckregler den jeweiligen Vorsteuerdruck zur Einstellung der jeweiligen hydraulischen Druckregelventile. Diese bestimmen dann das Druckniveau in den zu den jeweiligen Verbrauchern führenden Druckleitungen, so dass beispielsweise auch der Druck in der zu der Primärscheibe des Getriebes führenden Hydraulikdruckleitung einstellbar ist.
Zwar ist dieses hydraulische Steuerungssystem mit einigen Vorteilen verbunden, nachteilig ist aber, dass der Druck in dem ersten Hydraulikdruckzweig in der Praxis deutlich höher als das höchste benötigte Druckniveau der hydraulischen Verbraucher gewählt wird. Diese Druckdifferenz (auch Offsetdruck genannt) beträgt etwa drei bis fünf bar und muss von der Hydraulikpumpe zusätzlich erzeugt werden. Dies führt zu einem geringeren Wirkungsgrad des Getriebes, welcher sich letztlich in einem höheren Kraftstoffverbrauch niederschlägt.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe an die Erfindung darin, ein Verfahren zur Steuerung einer bekannten Hydrauliksteuerungsvorrichtung für ein Automatgetriebe vorzustellen, welches bei gleichem Funktionsumfang gegenüber dem bekannten hydraulischen Steuerungssystem einen besseren Wirkungsgrad aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die gestellte Aufgabe lösbar ist, wenn der Offsetdruck im ersten Hydraulikzweig zumindest zeitweise auf den Wert Null reduziert wird. Um dennoch den gleichen Funktionsumfang realisieren zu können, wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung von Übersetzungsänderungsvorgängen eines Automatgetriebes in einem Kraftfahrzeug, welches über ein Hydrauliksystem mit wenigstens zwei Hydraulikdruckzweigen mit unterschiedlichen Hydraulikdrücken verfügt. Dabei sind in einem ersten Hydraulikdruckzweig Druckreduzierungsventile angeordnet, über die hydraulische Verbraucher mit einem Betätigungsdruck versorgbar sind. Zudem ist in dem ersten Hydraulikdruckzweig ein Druckregelungsventil angeordnet, dessen Ausgangsseite mit einer Leitung des zweiten Hydraulikdruckzweiges verbunden ist. Bei diesem Verfahren wird der Druck in dem ersten Hydraulikdruckkweis zudem durch Betätigen des genannten Druckregelungsventils eingestellt, wobei dieser Hydraulikdruck dem höchsten benötigten Arbeitsdruck der hydraulischen Verbraucher plus einem Offsetdruck entspricht.
Im Unterschied zum Stand der Technik ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass in bestimmten Betriebzuständen des Kraftfahrzeuges eines der Druckreduzierungsventile für eines der Stellglieder der beiden übersetzungsänderungsorgane S1, S2 des Getriebes vollständig geöffnet sowie der Offsetdruck auf den Wert Null oder nahe Null reduziert wird, und dass bei Verlassen dieser Betriebszustände der Offsetdruck wieder angehoben und dieses Druckreduzierungsventil erneut druckreduzierend tätig wird.
Derartige Betriebzustände des Kraftfahrzeuges können solche sein, in denen kein weiterer vom ersten Hydraulikdruckzweig versorgter hydraulischer Verbraucher aktiv ist. Insbesondere handelt es sich um Fahrbetriebszustände, bei denen weder eine Betätigung der Kupplung beziehungsweise der Betriebsbremse erfolgt oder zu erwarten ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regelung des Offsetdruckes durch Betätigen desjenigen Druckregelungsventils erfolgt, welches die beiden Hydraulikdruckzweige miteinander verbindet.
Zur Durchführung des Verfahrens ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass die Druckreduzierungs- und Druckregelventile von einem Steuerungs- und Regelungsgerät angesteuert werden. Dieses verfügt über abgespeicherte Erkennungs-, Steuerungs- und Regelungsprogramme und ist mit Drucksensoren an den beiden Hydraulkdruckzweigen sowie mit Sensoren zum Erkennen der genannten Fahrbetriebszustände verbunden. Auf der Grundlage der ermittelten Sensorinformationen werden dann Steuerungs- und Regelungsbefehle erzeugt und an die elektromagnetischen Schaltventile weitergeleitet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Übersetzungsnderungsvorgnge eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes gesteuert und geregelt werden. Dazu ist vorgesehen, dass mit einem ersten Druckreduzierungsventil der Betätigungsdruck für ein Stellglied zur Betätigung einer Primärscheibe, sowie mit einem zweiten Druckreduzierungsventil der Betätigungsdruck für ein Stellglied zur Betätigung einer Sekundärscheibe des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes eingestellt wird. Das zweite Druckreduzierungsventil ist dabei vorzugsweise als ansteuerbares Druckregelungsventil ausgebildet.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zudem vorgesehen, dass das der Sekundärscheibe des Umschlingungsgetriebes zugeordnete Druckreduzierungsventil zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes während der genannten Betriebeszustände des Kraftfahrzeuges vollständig geöffnet wird.
Die Regelung des Arbeitsdrucks im Stellglied des Druckverbrauchers (hier Sekundärscheibe) erfolgt durch Betätigung desjenigen Druckregelungsventils, welches die beiden Hydraulikdruckzweige miteinander verbindet.
Schließlich wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der hinzugeregelte Offsetdruck drei bis fünf bar über dem höchsten benötigten Arbeitsdruck für die Stellglieder der beiden Übersetzungsänderungsorgane des Umschlingungsgetriebes oder eines anderen hydraulischen Verbrauches liegt.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Weiterbildungsformen lassen sich mit Hilfe der beigefügten Zeichnung weiter verdeutlichen. In dieser ist ein Ausschnitt aus einem hydraulischen Steuerungssystem für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe in einem Kraftfahrzeug dargestellt. Dessen funktioneller Aufbau ist weitgehend mit dem hydraulischen Steuerungssystem für ein Getriebe gemäß der eingangs diskutierten DE 195 33 976 A1 vergleichbar.
Demnach gehört zu dem hydraulischen Steuerungssystem eine Druckmittelpumpe 1, die ein Hydraulikdruckmedium aus einem Hydraulikflüssigkeitssumpf 2 in eine Leitung eines ersten Hydraulikdruckzweiges 3 fördert und so einen bestimmten Hydraulikdruck aufbaut. Der in diesem ersten Hydraulikdruckzweig 3 herrschende Druck wird mittels eines Druckregelventils 6 genau eingestellt, dessen Eingangsseite mit dem ersten Hydraulikdruckzweig 3 verbunden ist, während dessen Ausgangsseite mit einer Druckleitung eines zweiten Hydraulikdruckzweiges 9 in Verbindung steht. Dabei ist vorgesehen, dass das in diesem zweiten Hydraulikdruckzweig vorhandene Hydraulikmedium unter einem geringeren Druck steht als dasjenige in dem ersten Hydraulikdruckzweig.
Zudem ist das Druckregelventil 6 über eine Steuerungsleitung mit einem Steuerungs- und Regelungsgerät 12 verbunden, welches mittels Drucksensoren 13 die Drücke in den beiden Hydraulikdruckzweigen 3, 9 feststellt und das Druckregelventil 6 mit diesbezüglichen Regelungsbefehlen ansteuern kann.
Von dem ersten Hydraulikdruckzweig 3 geht eine Druckleitung 11 ab, die bestimmte Hydraulikdruckverbraucher in dem Getriebe beziehungsweise in dem Kraftfahrzeug mit dem in diesem ersten Hydraulikdruckzweig 3 herrschenden Hydraulikdruck versorgt.
Darüber hinaus gehören zu dem Hydraulikdrucksystem zwei Druckleitungen 7 und 8, die von dem ersten Hydraulikdruckzweig 3 zu Stellmitteln der beiden axial beweglichen Kegelscheiben S1, S2 des Umschlingungsgetriebes führen.
In der zu der Primärscheibe S1 führenden Druckleitung 7 ist ein Druckreduzierungsventil 4 angeordnet, mit dem derjenige Anpressdruck der Kegelscheiben an das Umschlingungselement des Getriebes einstellbar ist, der für die Übertragung eines zu übertragenden Drehmomentes notwendig ist.
Außerdem ist in der zu der Sekundärscheibe S2 des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes führenden Druckleitung 8 ein Druckreduzierungsventil 5 angeordnet, welches zwei Schaltfunktionen aufweist. In einer ersten Schaltfunktion arbeitet dieses als Druckreduzierungsventil und in einer zweiten Schaltfunktion 10 ist dieses vollständig geöffnet, so dass der Druck des Hydraulikmittels an seiner Eingangsseite genauso groß ist wie derjenige an seiner Ausgangsseite.
Zur alternativen Aktivierung dieser beiden Schaltfunktionen ist das Druckreduzierungsventil 5 über eine Steuerungsleitung mit dem erwähnten Steuerungs- und Regelungsgerät 12 verbunden.
Dieses Steuerungs- und Regelungsgerät 12 ermittelt wie erwähnt durch geeignete Sensoren 13 den Druck in den beiden Hydraulikdruckzweigen 3, 9 sowie mittels Sensoren 14 den aktuellen Betriebszustand des Kraftfahrzeuges. Durch Ansteuerung des Druckregelungsventils 6 wird der gewünschte Hydraulikdruck in dem ersten Hydraulikdruckzweig 3 eingestellt, welcher zunächst um einen Offsetdruck höher als der höchste Arbeitsdruck in dem der Sekundärscheibe S2 zugeordneten Stellelement (beispielsweise Kolben-Zylinder-Anordnung) eingestellt ist.
Dieser vergleichsweise hohe Druck gestattet die sichere Versorgung des Stellmittels der Sekundärscheibe S2 sowie anderer Hydraulikdruckverbrauchen im Getriebe beziehungsweise im Kraftfahrzeug.
Sofern eine Betriebssituation vorliegt, in der außer der Übersetzungsänderungsvorrichtung des Getriebes kein weiterer Hydraulikdruckverbraucher aktiv ist oder dessen Aktivierung in naher Zukunft nicht zu erwarten ist, wird von dem Steuerungs- und Regelungsgerät 12 ein Befehl für das Druckregelungsventil 6 erzeugt und abgesetzt, durch den der Offsetdruckanteil in dem Hydraulikdruckmedium auf den Wert Null oder zumindest nahe Null reduziert wird.
Anschließend wird das bis dahin druckreduzierend arbeitende Druckreduzierungsventil 5 durch einen entsprechenden Befehl des Steuerungs- und Regelungsgeräts 12 auf Durchgang 10 geschaltet, wodurch nun der in dem ersten Hydraulikdruckzweig 3 herrschende Hauptdruck auch in der Druckleitung 8 anliegt.
Da dieser um den Offsetdruck reduzierte Hauptdruck dem höchsten benötigten Arbeitsdruck aller an den ersten Hydraulikdruckzweig angeschlossenen Druckverbraucher entspricht, wird anschließend durch geregeltes öffnen des Druckregelventils 6 der Druck in dem ersten Hydraulikdruckzweig 3 so eingestellt, dass damit die gewünschte Übersetzungsänderung des Umschlingungsgetriebes an der Sekundärscheibe S2 einstellbar ist.
Sofern ein anderer an den ersten Hydraulikdruckzweig 3 angeschlossener Druckverbraucher aktiviert werden soll, so wird durch einen entsprechenden Steuerungsbefehl das Druckreduzierungsventil 5 zurück in seine druckreduzierende Schaltfunktion gestellt und anschließend der benötigte Offsetdruck in dem ersten Hydraulikdruckzweig 3 durch regelnde Betätigung des Druckregelungsventils 6 wieder aufgebaut.
Das vorgestellte Verfahren ist mit dem Vorteil verbunden, dass durch die Reduzierung des Offsetdruckes Pumpleistung an der Hydraulikpumpe 1 eingespart werden kann, was sich letztlich kraftstoffsparend auswirkt. Am Beispiel eines in Serie befindlichen Umschlingungsgetriebes wurde errechnet, dass durch ein solches Steuerungsverfahren etwa 35% des Zeitanteils eines Verbrauchszyklus nach dem MVEG-Standard mit reduzierter Pumpenleistung, also ohne Offsetdruckanteil, das Kraftfahrzeug gefahren werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist bei allen Arten von Automatgetrieben mit Vorteil nutzbar.
Bezugszeichenliste

1: Pumpe
2: Druckmittelsumpf
3: erster Hydraulikdruckkreis
4: Druckreduzierungsventil
5: Druckreduzierungsventil
6: Druckregelungsventil
7: Druckmittelleitung zur Primärscheibe
8: Druckmittelleitung zur Sekundärscheibe
9: zweiter Hydraulikdruckkreis
10: Durchschaltfunktion von Druckreduzierungsventil 5
11: Druckleitung zu anderen Verbrauchern
12: Steuerungs- und Regelungsgerät 12
13: Drucksensor
14: Betriebszustandsensor
S1: Primärscheibe
S2: Sekundärscheibe

Claims

Verfahren zur Steuerung von Übersetzungsänderungsvorgängen eines Automatgetriebes in einem Kraftfahrzeug, welches über ein Hydrauliksystem mit wenigstens zwei Hydraulikdruckzweigen (3, 9) mit unterschiedlichen Hydraulikdrücken verfügt, bei dem in einem ersten Hydraulikdruckzweig (3) Druckreduzierungsventile (4, 5) angeordnet sind, über die hydraulische Verbraucher (S1, S2) mit einem Betätigungsdruck versorgbar sind, bei dem an dem ersten Hydraulikdruckzweig (3) ein Druckregelungsventil (6) angeordnet ist, dessen Ausgangsseite mit einer Leitung des zweiten Hydraulikdruckzweiges (9) verbunden ist, und bei dem durch Betätigen des Druckregelungsventils (6) der Druck in dem ersten Hydraulikdruckkreis (3) derart einstellbar ist, dass dieser dem höchsten benötigten Arbeitsdruck der hydraulischen Verbraucher (S1, S2, 11) plus einem Offsetdruck entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass in bestimmten Betriebzuständen des Kraftfahrzeuges eines der Druckreduzierungsventile (4, 5) für eines der Stellglieder der beiden Übersetzungsänderungsorgane (S1, S2) des Getriebes vollständig geöffnet sowie der Offsetdruck auf den Wert Null oder nahe Null reduziert wird, und dass beim Verlassen dieser Betriebszustände der Offsetdruck wieder angehoben und das Druckreduzierungsventil (5) erneut druckreduzierend tätig wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu den bestimmten Betriebzuständen des Kraftfahrzeuges solche gehören, während denen kein anderer vom ersten Hydraulikdruckzweig versorgter hydraulischer Verbraucher aktiv ist oder dessen Aktivierung in nächster Zeit zu erwarten ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zu den bestimmten Betriebzuständen des Kraftfahrzeuges eine kupplungs- und/oder bremsbetätigungsfreie Fahrt gehört.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Offsetdruckes sowie die Einstellung des Arbeitsdrucks in dem Stellglied des Übersetzungsänderungsorgans bei geöffnetem Druckreduzierungsventil (5) durch Betätigen des Druckregelungsventils (6) erfolgt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckreduzierungs- und Druckregelungsventile (4, 5, 6) von einem Steuerungs- und Regelungsgerät (12) angesteuert werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Druckreduzierungsventil (4) der Betätigungsdruck für ein Stellglied zur Betätigung einer Primärscheibe (S1) sowie mit dem Druckreduzierungsventil (5) der Betätigungsdruck für ein Stellglied zur Betätigung einer Sekundärscheibe (S2) eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes eingestellt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Offsetdruck drei bis fünf bar über dem höchsten benötigten Arbeitsdruck für die Stellglieder der beiden Übersetzungsänderungsorgane (S1, S2) oder eines anderen von dem ersten Hydraulikdruckzweig (3) versorgten hydraulischen Verbrauchers liegt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckreduzierungsventil (5) zur Einstellung des Betätigungsdrucks für das Stellglied der Sekundärscheibe (S2) in bestimmten Betriebespunkten des Kraftfahrzeuges vollständig geöffnet wird (Durchschaltfunktion 10).