DE2934477A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern des schaltablaufs bei einem automatischen getriebe - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum steuern des schaltablaufs bei einem automatischen getriebeInfo
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Description
5672
8.9.1979 A 45 B/We
ROBBSO? BOSCH GM3H, 7OOO STUTTGART
Λ
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Schaltablaufs bei einem automatischen Getriebe
Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren gemäß der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bekannten automatischen
Stufengetrieben erfolgt das Umschalten zwischen zwei Gängen, bei dem üblicherweise eine Kupplung oder Bremse
geöffnet (gelöst) und eine andere Kupplung oder Bremse geschlossen werden muß, beim Vorliegen eines Schaltbefehls
nach einen starren zeitlichen Schema, und hierbei kann beim Umschalten ein störender Schaltruck auftreten,
insbesondere beim Herunterschalten im Zugbetrieb.
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5β 11
Demgegenüber hat das erfindungsgemäßeVerfahren mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs den Vorteil, daß es die Möglichkeit eröffnet, den Schaltablauf z.B.
durch geeignetes Betätigen von Kupplungen in Abhängigkeit " von der Turbinendrehzahl so zu steuern, daß der Schaltruck
vermindert werden kann. Die Synchrondrehzahl der Turbine wird unter Berücksichtigung der Getriebeausgangsdrehzahl
und des Übersetzungsverhältnisses des automatischen Getriebes berechnet. Unter dem Begriff Bestimmung
des Synchronpunkts soll sowohl verstanden werden, daß die tatsächliche Übereinstimmung der Turbinendrehzahl
mit der Synchrondrehzahl festgestellt wird, als auch die vorherige Bestimmung des Zeitpunkts, zu dem der Synchronpunkt
erreicht sein wird; es ist nämlich, wie später noch erläutert wird, häufig zweckmäßig, bestimmte Steuerungsmaßnahmen
kurze Zeit vor dem Synchronpunkt zu veranlassen. Die Erfindung gestattet es, die Drehzahl des Turbinenrads
eines Strömungswandlers oder einer Strömungskupplung dann, wenn der Kraftfluß unterbrochen ist, aufgrund der Tatsache
zu ermitteln, daß bei diesem Schaltzustand des Getriebes das Getriebeeingangsmoment nahezu den Wert null hat und
daher der Schlupf zwischen der Pumpendrehzahl und der Turbinendrehzahl nahezu null ist, die Turbine läuft also etwa
genauso schnell wie die Pumpe. Es kann daher die Pumpendrehzahl, die wegen der starren Kopplung mit dem Antriebsmotor
sich aus der Motordrehzahl ergibt, zum Bestimmen des Synchronpunkts oder daraus abgeleiteter Zeitpunkte
oder zum Erkennen der Tatsache verwendet werden, daß die Pumpendrehzahl eine aus der Synchrondrehzahl abgeleitete
Drehzahl erreicht hat. Das erfindungsgemäße Verfahren ist
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daher auch dann anwendbar, wenn es aus konstruktiven
Gründen nicht möglich oder nicht erwünscht ist, die Drehzahl des Turbinenrads gesondert zu erfassen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.
So kann gemäß dem Merkmal des Anspruchs 2 deswegen, weil nicht die Turbinendrehzahl allein für die Steuerung
des Schaltablaufs maßgeblich ist, sondern ihre Abweichung von bzw. Übereinstimmung mit der Synchrondrehzahl,
die Getriebeausgangsdrehsahl zu Beginn des Schaltvorgangs erfasst werden. Bei der Ausführungsform
nach Anspruch 3 ist von Vorteil, daß Änderungen der Getriebeaus gangs drehzahl, also Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit
während des
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Schaltablaufs korrekt erfaßt werden können. Schließlich
kann das Verfahren dazu verwendet werden, den Schaltruck durch einen Motoreingriff zu vermindern, wobei also das
Drehmoment des Motors während eines geeigneten Zeitraums so vermindert wird, daß der Schaltruck vermindert wird.
Dieser Motoreingriff erfolgt zweckmäßigerweise kurz vor dem Synchronpunkt, zu dem ein im Getriebe vorgesehener
■Freilauf greift. Diese Ausführungsform der Erfindung ist nicht auf solche Fälle beschränkt, in denen ein Freilauf
vorgesehen ist, sondern kann auch dort Anwendung finden, wo eine Bremse oder Kupplung vorgesehen ist, die genau
zu dem Zeitpunkt ein sich drehendes Teil festlegt, wo dieses aus einer vorbestimmten Drehrichtung zum Stillstand
kommt und in der umgekehrten Drehrichtung wieder anläuft.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, diese Vorrichtung ist durch die Merkmale des Anspruchs 5 gekennzeichnet·
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Kurvendarstellung, anhand der das erfindungsgemäße Verfahren erläutert
wird, und Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Fig. 1 zeigt den Zeitablauf verschiedener Großen in einem Kraftfahrzeug mit automatischem Stufengetriebe, bei dem
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zwischen den Antriebsmotor und das Getriebe ein Strömungswandler (Drehmomentwandler) geschaltet ist. Die Kurve a
weist einen Abwärtssprung auf, der den Schaltbefehl für das Umschalten vom direkten in den nächst niedrigen Gang anzeigt.
Die Kurve b entspricht der Motordrehzahl, die Kurve c
der Turbinendrehzahl, die Kurve d (gestrichelt) der Getriebeausgangsdrehzahl,
die Kurve e dem Getriebeausgangszaoment,
wobei im rechten Teil dieser Kurve mit einer ausgezogenen Linie der Momentverlauf ohne Motoreingriff
und mit einer gestrichelten Linie mit Motoreingriff dargestellt ist, und die Kurve f zeigt den Verlauf
des Motormoments, der durch Motoreingriff verändert wird.
Nach dem Schaltbefehl zum Zeitpunkt t 0 vergeht eine
durch die hydraulischen Eigenschaften des automatischen Getriebes bedingte kurze Zeit, bis zum Zeitpunkt t 1 die
beim Umschalten zu lösende Bremse oder Kupplung gelöst ist. Der Kraftschluß zwischen
dem Antriebsmotor und dem Getriebeausgang ist unterbrochen, was durch den Abfall des Getriebeausgangsmoments (Kurve e)
angezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt liegt die Turbinendrehzahl nT noch unterhalb der Motordrehzahl nM, der
Wandler weist also einen merklichen Schlupf auf, der u.a. von der vom Antriebsmotor gelieferten Leistung abhängt.
Zum Zeitpunkt t 1 wird die von der Turbine abgegebene Leistung nahezu 0, und die Turbinendrehzahl
nT wird daher bei etwa gleichbleibender Motordrehzahl nM beschleunigt, wobei der Antriebsmotor die zum Beschleunigen
der Turbine benötigte Leistung abgibt. Da bei nahezu fehlender Belastung der Turbine der Schlupf
des Wandlers fast 0 ist, gleichen sich Motordrehzahl und Turbinendrehzahl sehr schnell aneinander an und haben
zum Zeitpunkt t 2 die gleichen Werte, von hier an erhöht sich die Motordrehzahl und die Turbinendrehzahl weiter.
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Die Synchrondrehzahl der Turbine betrage unter Zugrundelegung der gerade herrschenden Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeugs und des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes nach dem Herunterschalten n1. Würde das Motormoment
unverändert beibehalten werden, so würde der Freilauf des automatischen Getriebes dann, wenn die Turbinendrehzahl
den Wert n1 erreicht hat, sehr heftig greifen, und infolge von Drehschwingungen der das Drehmoment
übertragenden Teile würden sich die in der Kurve e im rechten Teil angedeuteten Schwingungen ergeben, die zu
Drehmomentenüberhöhungen und zu- einem äußerst störenden Schaltruck führen.
Es wird daher kurz bevor die Turbinendrehzahl die Synchrondrehzahl
n1 erreicht hat, nämlich beim Vorliegen einer Turbinendrehzahl und Motordrehzahl n2, das Motormoment sehr stark verringert (Kurve f), so daß der Freilauf
bei Erreichen der Synchrondrehzahl n1 nur mit einem sehr stark verringerten Schaltruck oder ohne Schaltruck
greift. Sobald der Freilauf gegriffen hat, also das mit dem Freilauf gekoppelte Getriebeteil in seiner Bewegung
blockiert ist, besteht weder eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebeausgang,
und daher bleibt von nunan die Turbinendrehzahl bei dem beispielhaft geschilderten Schaltungsablauf etwa
konstant, während sich die Motordrehzahl noch erhöht, bis der zur Übertragung der Motorleistung erforderliche Schlupf des Wandlers wieder erreicht ist.
Ansich wäre es möglich, das Motormoment sofort beim Erreichen
der Synchrondrehzahl wieder zu erhöhen; aus Sicherheitsgründen, nämlich deswegen, weil eine zu frühe
Erhöhung des Motormoments die gewünschte Verminderung
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des Schaltrucks zunichte machen würde, wird jedoch der
Motoreingriff erst kurze Zeit nach dem Zeitpunkt t4-beendet,
wo die Motordrehzahl nM die Synchrondrehzahl n1 erreicht hat. Im Ausführungsbeispiel wird der Motoreingriff daher dann beendet, wenn die Motordrehzahl nM
den Wert nj, der etwas höher ist als n1, erreicht hat; dies
ist zum Zeitpunkt t5 der Pail. Zum Zeitpunkt t6 an ist
die Motordrehzahl wieder konstant. Der Schaltruck kann weiter dadurch vermindert werden, daß der Motoreingriff
zum Zeitpunkt t5 nicht plötzlich beendet wird, sondern
daß das Motormoment, wie in der-Kurve f angedeutet ist,
vom Zeitpunkt t5 an bis zu einem nach dem Zeitpunkt t6
liegenden Zeitpunkt t7 stetig vergrößert wird. Das Getriebeausgangsmoment
steigt vom Zeitpunkt t4- bis zum Zeitpunkt t7 auf den unter Berücksichtigung der abgegebenen
Motorleistung und Fahrgeschwindigkeit neuen Wert an.
Da die Drehzahldifferenz zwischen dem Antriebsmotor bzw. der Pumpe und der Turbine je nach Lastzustand und absolutem
Wert der Drehzahlen starken Schwankungen unterliegt, kann aus der Motordrehzahl nicht auf einfache
Weise die Turbinendrehzahl ermittelt werden, solange am Getriebeausgang Leistung abgegeben wird. Sobald jedoch
der Kraftschluß zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebeausgang unterbrochen ist, und sich die Turbinendrehzahl
an die Motordrehzahl angeglichen hat, ist die Motordrehzahl ein ausreichend genaues Maß für die Turbinendrehzahl·
Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung weist einen Synchrondrehzahlrechner
1 auf, dem durch einen Meßwertgeber ständig ein für die Getriebeausgangsdrehzahl nab charakte-
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ristisches Signal zugeführt ist, ferner ein Signal, das den neu einzuschaltenden Gang charakterisiert, und das
Schaltsignal. Der Synchrondrehzahlrechner \ enthält die Drehzahlübersetzungsverhältnisse i zwischen der Turbinendrehzahl und der Getriebeausgangsdrehzahl für die
einzelnen Gänge gespeichert und berechnet nach dem Auftreten des Schaltsignals ständig die Synchrondrehzahl
nach der Formel n1 = nab χ i. Dabei werden auch Änderungen der Fahrgeschwindigkeit während des Schaltvorganges
laufend erfaßt, weil die Getriebeausgangsdrehzahl nab ständig ermittelt wird. Die ermittelte Synchrondrehzahl
n1 wird einen Eingriffsdrehzahlrechner 2 zugeführt, der die für Beginn und Ende des Eingriffs maßgeblichen
Drehzahlen nach folgenden Formeln ermittelt: n2 = n1 - ΔΛώ. (nM, Last) und
n3 = n1 + Ä2n (nM, Last).
n3 = n1 + Ä2n (nM, Last).
Zur Berechnung dieser Größen werden in der angedeuteten Weise dem Rechner 2 Meßwerte für die Motordrehzahl
nM und für die Last, also die Gaspedalstellung, zugeführt. Die für die Drehzahlen n2 und n3 charakteristischen
Ausgangssignale des Rechners 2 werden jeweils einem Komparator 3 bzw. 4 zugeführt, in dem diese Drehzahlwerte
mit der tatsächlichen Drehzahl nM des Antriebsmotors
verglichen werden und beim Überschreiten der Drehzahl n2 gibt der Komparator 3 ein den Beginn des
Motoreingriffs auslösendes Signal ab und beim Überschreiten der Drehzahl n3 gibt der Komparator 4 ein das Ende
des Motoreingriffs auslösendes Signal ab. Der Motoreingriff selbst kann in jeder beliebigen Weise erfolgen,
die sicherstellt, daß das Motordrehmoment verringert wird. Es kommen hierbei Verstellung des Zündzeitpunkts,
Verringerung der Einspritzmenge, teilweises Schließen
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der Drosselklappe, um nur einige beispielhafte Möglichkeiten
zu nennen, infrage.
Die Berechnung der Drehzahldifferenzen Δΐη und.Ä2n unter
Berücksichtigung der Motordrehzahl und der Last erlaubt eine besonders wirkungsvolle !Reduzierung des Schaltrucks,
weil diese Drehzahldifferenzen je nach dem Belastungszustand
des Kraftfahrzeugs unterschiedlich groß sind und daher eine besonders gute Anpassung an
die tatsächlichen Erfordernisse vorliegt. Man kann im einfachsten Fall jedoch die DrehzahldifferenzenΔΐη und
Δ2η als feste Größen vorgeben, die dann vorzugsweise
unter Berücksichtigung der am häufigsten vorkommenden Schaltvorgänge so gewählt sind, daß bei diesen häufig
auftretenden Schaltvorgängen der Schaltruck möglichst stark verringert wird.
Die Ermittlung der Drehzahlen n2 und n3 kann in der
Weise vorgenommen werden, wie dies in der Patentanmeldung P 28 48 624-.Q der Anmelderin beschrieben ist.
Durch diese Bezugnahme wird der gesamte Inhalt der genannten Anmeldung zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung
gemacht. Die vorliegende Anmeldung verbessert den Gegenstand der älteren Anmeldung unter anderem dadurch,
daß sie es ermöglicht, den Anmeldungsgegenstand der älteren Anmeldung auch bei solchen Antriebsvorrichtungen zu verwenden, bei denen dem automatischen
Stufengetriebe ein Strömungswandler oder eine Strömungskupplung
vorgeschaltet ist und nicht die Möglichkeit besteht, die Turbinendrehzahl direkt zu erfassen.
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Claims (4)
1. Verfahren zum Steuern des Schaltablaufs bei einem
automatischen Stufengetriebe mit vorgeschaltetem Strömungswanaler
oder vorgeschalteter Strömungskupplung beim Rucksehalten mit Lastunterbrechung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung in Abhängigkeit vom Synchronpunkt oder davon abgeleiteten Größen erfolgt,
und daß zum Bestimmen des Synchronpunkts unter Verwendung der Getriebeausgangsdrehzahl und des Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes die Turbinendrehzahl nach Beginn des Schaltvorgangs und Unterbrechung des Kraftflusses
zwischen Getriebeeingang und Getriebeausgang aus der Pumpendrehzahl des Wandlers bzw. der Kupplung
ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchrondrehzahl der Turbine unter Berücksichtigung
des Gangsprungs des neu einzuschaltenden Gangs und der Getriebeausgangsdrehzahl vor Beginn des Schaltvorganges
bestimmt wird.
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ORIGINAL INSPECTED
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3- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Synchrondrehzahl der Turbine unter Berücksichtigung
des Gangsprungs des neu einzuschaltenden Gangs und der Getriebeausgangsdrehzahl bestimmt wird, unddaß
die Getriebeausgangsdrehzahl auch nach Beginn des Schaltvorgangs ständig erfaßt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der
Turbinendrehzahl das Motormoment verändert wird.
5· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Ermitteln der Pumpendrehzahl und der Getriebeausgangsdrehzahl
vorgesehen ist, daß ein Synchrondrehzahlrechner (1) vorgesehen ist, der unter Berücksichtigung
des Gangsprungs und der Getriebeausgangsdrehzahl die Synchrondrehzahl der Turbine ermittelt, und daß
ein Eingriffsrechner (2) vorgesehen ist, der unter Berücksichtigung der Motordrehzahl und vorzugsweise der
Last diejenigen Motordrehzahlen ermittelt, bei denen der Motoreingriff begonnen und beendet werden soll.
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