DE4126571A1 - Verfahren zur steuerung der schaltungsparameter eines automatischen schaltungsgetriebes - Google Patents
Verfahren zur steuerung der schaltungsparameter eines automatischen schaltungsgetriebesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Schal
tungsparameter eines automatischen Schaltungsgetriebes, das
ein Planetengetriebe, vorzugsweise einen Ravigneaux-Planeten
radsatz umfaßt, dessen wesentlichen Bauteile Sonnen-, Plane
ten- und Ringrad sind, wobei die mechanische Verknüpfung zwei
er dieser Bauteile jeweils eine mechanische Übersetzung dar
stellt.
Üblicherweise wird bei automatischen Wechselgetrieben die Mo
torleistung hydraulisch über einen Wandler auf die Getriebe
eingangsseiten übertragen. Dadurch unterscheiden sich Motor-
und Getriebedrehzahl je nach Last und Fahrwiderstand ent
sprechend dem Wandlerkennfeld. Steuert man die einzelnen Para
meter für eine Schaltung abhängig von der Motordrehzahl, kommt
es daher zu Schwierigkeiten bei der Beurteilung des Schal
tungsablaufes im Getriebe.
Beim Gangwechsel in automatischen Getrieben kommt es während
des Gangwechsels zu Momentenschwankungen, die den Schaltkom
fort stark beeinflussen. Verursacht werden diese Momenten
schwankungen unter anderem durch die Motordrehzahländerung
(Gangsprung) und das Gesamtträgheitsmoment auf der Getriebe
eingangsseite.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs erläu
terte Verfahren hinsichtlich einer exakteren Steuerung zu ver
bessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Drehzahl und Drehzahländerung des Sonnenrades gemessen und
diese Meßwerte zur genauen Ermittlung des Kupplungspunktes
oder der Schaltdauer und/oder zur Steuerung des Motor-Managem
ents verwendet werden.
Im Planetenradsatz ändert sich je nach Gangwechsel die Sonnen
raddrehzahl von 0 auf Getriebeeingangsdrehzahl bzw. umgekehrt.
Dadurch ist eine deutlich bessere Drehzahlauflösung auch bei
kleineren Drehzahländerungen möglich als bei Verwendung der
Motor- oder Getriebeeingangsdrehzahl. Diese höhere Auflösung
wird erfindungsgemäß ausgenutzt, um die Steuerung der genann
ten Schaltungsparameter zu präzisieren.
Für die Durchführung eines Gangwechsels in automatischen Ge
trieben benötigt ein Steuerungsrechner genaue Informationen,
wann eine Schaltung im Getriebe mechanisch abgeschlossen ist.
Steht nur die Motordrehzahl als Drehzahlinformation zur Verfü
gung, muß eine nicht unerhebliche Wartezeit am Schaltungsende
eingefügt werden, um mit Sicherheit keine neue Schaltung in
einer noch nicht beendeten zu beginnen. Steht die Getriebeein
gangsdrehzahl zur Verfügung läßt, sich das Problem verringern,
jedoch bietet die erfindungsgemäß vorgesehene Auswertung der
Sonnenraddrehzahl gegenüber der Getriebeeingangsdrehzahl einen
erheblichen Vorteil.
Sobald der Getriebesteuerrechner erkennt, daß eine Hochschal
tung durchgeführt werden muß, wird z. B. über ein elektro-hy
draulisches Ventil die neue Kupplung mit Drucköl beaufschlagt.
Dadurch steigt das Reibmoment der Kupplung an, bis es aus
reicht, den neuen Gang zu übernehmen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn zur Ermittlung des genauen
Kupplungspunkte, der Schaltungsbeginn bestimmt wird durch Mes
sung der Drehzahländerung des Sonnenrades beim Beginn des
Übergangs von dem alten in den neuen Gang und durch Vergleich
dieser Meßwerte mit einem vorgegebenen, den Schaltungsbeginn
kennzeichnenden Drehzahldifferenz-Sollwert.
Den Beginn des Übergangs vom alten in den neuen Gang erkennt
der Steuerrechner durch den Drehzahlabfall des Motors bzw. der
Getriebeeingangsdrehzahl. Überschreitet dieser Drehzahlabfall
einen vorgegebenen Sollwert, ist der Beginn der Schaltung mit
Sicherheit erkannt. Wird dagegen bei gleicher Drehzahldiffe
renzvorgabe die Drehzahl des Sonnenrades ausgewertet, kann der
Schaltungsbeginn früher erkannt werden. Das Schaltungsende ist
dadurch gekennzeichnet, daß Getriebeeingangsdrehzahl und Gang
übersetzung die Getriebeabtriebsdrehzahl ergeben. Wertet der
Steuerrechner die Sonnenraddrehzahl aus, kann der Kupplungs
punkt aufgrund der größeren Drehzahldifferenz der Sonnenrad
drehzahl genauer ermittelt werden. Sobald das mechanische
Schaltungsende vom Steuerrechner erkannt ist, kann, soweit er
forderlich, eine neue Schaltung eingeleitet werden. Eine War
tezeit, wie sie bei Verwendung der Motordrehzahl vorgesehen
werden muß, entfällt. Hierdurch verbessert sich die Spontani
tät der Schaltungsabfolge.
Zur genaueren Steuerung des Motor-Managements, d. h. der Lei
stungsrücknahme während des Schaltungsüberganges, ist es vor
teilhaft, wenn bei sich aus der Drehzahländerung des Sonnenra
des ermitteltem Schaltungsbeginn eine Zündzeitpunkt-Rücknahme
eingeleitet wird.
Diese Leistungsrücknahme während des Schaltungsüberganges
dient zur Reduzierung der Momentenschwankungen und zur Vermin
derung der Schaltarbeit in den Kupplungen. Die genaue Steue
rung dieser Leistungsrücknahme ist daher für den Komfort und
die Lebensdauer von automatischen Getrieben entscheidend.
Dabei ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, wenn die Leistungs
rücknahme während der Schaltung aufrecht erhalten wird. Da
gleichzeitig Rotationsenergie abgebaut wird, fällt das Ab
triebsmoment nicht unter den Wert vor der Zündzeitpunkt-Rück
nahme.
Der Zeitpunkt zum Beenden der Motorbeeinflussung am Schal
tungsende muß sehr genau vom Steuergerät bestimmt werden. Die
Rücknahme der Leistungsreduzierung muß im Einkopplungspunkt
beendet sein, da es sonst zu einem spürbaren Aufregelruck
kommt.
Dazu ist es vorteilhaft, wenn bei Schaltungen, bei denen die
Sonnenraddrehzahl von 0 auf die Getriebeeingangsdrehzahl be
schleunigt wird, der Drehzahlanstieg des Sonnenrades sowie die
Getriebe-Abtriebsdrehzahl gemessen und hieraus die neue Ziel
drehzahl ermittelt wird, die die Sonnenraddrehzahl am Schal
tungsende haben wird, und daß dann wenn die momentane Sonnen
raddrehzahl um einen vorgegebenen Vorhaltewert von dieser
Zieldrehzahl entfernt ist, der Zündzeitpunkt gleitend auf den
dem Betriebspunkt im Kennfeld entsprechenden neuen Wert ge
bracht wird.
Dieser Weg zur Berechnung der Zieldrehzahl ist nur bei Schal
tungen notwendig, bei denen die Sonnenraddrehzahl von 0 auf
die Getriebeeingangsdrehzahl beschleunigt wird. Bei allen üb
rigen Schaltungen ist die Zieldrehzahl immer 0.
Durch die Verwendung der Sonnenraddrehzahl ist somit auch eine
verbesserte Steuerung des Motor-Management möglich. Die exak
tere Erkennung des Schaltungsanfangs vermindert den Schaltruck
und die Wärmebelastung der Schaltglieder.
Die Dauer des Schaltungsablaufes in automatischen Getrieben
hängt bei gleicher konstruktiver Getriebeauslegung von der zu
schaltenden Leistung und dem Druck in der schaltenden Kupplung
ab. Bei allen baugleichen Getrieben sollte diese Schaltzeit
unabhängig von Toleranzen der hydraulischen Getriebesteuerung,
der Getriebefertigung, der Kupplungsreibbeläge und dem Ver
schleißzustand sein. Schwankt zusätzlich die Motorleistung, z. B.
aufgrund von Fertigungstoleranzen, Höheneinfluß oder der
gleichen, kommt es zu weiteren Veränderungen der Schaltzeit.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Messung der Sonnenraddrehzah
len ermöglicht eine genauere Schaltdauermessung. Dabei ist es
vorteilhaft, wenn zur Regelung der Schaltzeit die Drehzahl des
Sonnenrades während der Schaltung gemessen, in diskreten Zeit
abständen der Drehzahlgradient ermittelt und mit einer lastab
hängigen Sollwertvorgabe verglichen wird, und daß bei einer
Abweichung der Schaltdruck entsprechend geändert wird. Ist der
ermittelte Drehzahlgradient zu klein, die Schaltung also zu
lang, wird der Schaltdruck erhöht. Umgekehrt erfolgt eine Ver
minderung des Schaltdrucks dann, wenn der Drehzahlgradient zu
groß ist.
Erreicht die Sonnenraddrehzahl die Zieldrehzahl (Getriebeein
gangsdrehzahl am Schaltungsende), dann ist der Schaltübergang
mechanisch abgeschlossen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren bleibt der Schaltungskom
fort über die gesamte Getriebeeinsatzzeit erhalten. Einflüsse
durch Schwankungen der Bauteiltoleranzen, Durchschwankungen
und Veränderungen der Motorleistungen werden kompensiert.
Durch den Zeitpunkt der Berücksichtigung der Ergebnisse vor
stehender Schaltungsmessung im laufenden Programm ergibt sich
eine adaptive Steuerung, bei der also das Meßergebnis erst bei
der nächsten Schaltung als gelernter Wert berücksichtigt wird,
oder aber eine Regelung, bei der das Meßergebnis die gerade
ablaufende Schaltung beeinflußt. Die adaptive Steuerung genügt
bei langsamen Veränderungen aller schaltungsbeeinflussenden
Parameter, während die Regelung schneller auf Veränderungen
reagieren kann, jedoch schnelle Stellglieder erfordert.
In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausfüh
rungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 den Verlauf der Motor-, Getriebeeingangs- und
Sonnenraddrehzahl während der Schaltübergänge vom
ersten bis vierten Gang;
Fig. 2 Einsatz des Motor-Managements beim Schaltübergang
vom zweiten in den dritten Gang und
Fig. 3 geregelte bzw. adaptive Hochschaltung vom zweiten
in den dritten Gang.
In Fig. 1 sind über die vier Gangbereiche sowie die da
zwischen liegenden Übergangsbereiche die Kurven für die Mo
tordrehzahl, die Getriebeeingangsdrehzahl sowie die Sonnen
raddrehzahl eingezeichnet. Verwendet sind folgende Kennzeich
nungen:
n=Drehzahl,
t=Zeit,
nM=Motordrehzahl,
nS=Sonnenraddrehzahl,
nE=Getriebe-Eingangsdrehzahl.
t=Zeit,
nM=Motordrehzahl,
nS=Sonnenraddrehzahl,
nE=Getriebe-Eingangsdrehzahl.
Die Zeichnung läßt erkennen, daß hinsichtlich der Auflösung
die Drehzahl des Sonnenrades der des Getriebeeingangs (Turbinendrehzahl)
überlegen ist.
Überschreitet der Drehzahlabfall einen vorgegebenen Sollwert,
ist der Beginn der Schaltung mit Sicherheit erkannt. Wird
hierfür die Drehzahl des Sonnenrades ausgewertet, ist eine
frühere Erkennung des Schaltungsbeginns möglich. Wertet der
Steuerrechner die Sonnenraddrehzahl nS aus, kann der Kupplungs
punkt aufgrund der größeren Drehzahldifferenz der Sonnenrad
drehzahl genauer ermittelt werden.
Fig. 2 zeigt den Schaltübergang vom zweiten in den dritten
Gang als Beispiel für den Einsatz des Motormanagements unter
Verwendung der Sonnenraddrehzahl. Folgende zusätzliche Kenn
zeichnungen finden Verwendung:
Zrel.=relativer Zündzeitpunkt,
Z=Zündzeitpunkt,
nZ=Zieldrehzahl des Sonnenrades,
tA=Aufregelzeit,
Δna=vorgegebener Vorhaltewert.
Z=Zündzeitpunkt,
nZ=Zieldrehzahl des Sonnenrades,
tA=Aufregelzeit,
Δna=vorgegebener Vorhaltewert.
Beim Beginn der Schaltung vom zweiten in den dritten Gang er
kennt der Steuerrechner bei Überschreiten der Drehzahldiffe
renz ΔnS des Sonnenrades den Schaltungsbeginn und leitet
die Zündzeitpunkt-Rücknahme ein. Dabei bleibt während der
Schaltung die Leistungsrücknahme bestehen.
Außerdem errechnet sich das Steuergerät während des Drehzahl
anstieges des Sonnenrades aus der Abtriebsgeschwindigkeit
(Fahrgeschwindigkeit) die neue Zieldrehzahl n2, die die Sonnen
raddrehzahl nS am Schaltungsende haben wird. Sobald die momen
tane Sonnenraddrehzahl nS um einen vorgegebenen Vorhaltewert
nA von dieser Zieldrehzahl n2 entfernt ist, wird der Zündzeit
punkt Z entsprechend der gewählten Aufregelzeit tA gleitend auf
den alten Wert vor der Schaltung gebracht.
Dieser Weg zur Berechnung der Zieldrehzahl nZ ist nur notwendig
bei Schaltungen, bei denen die Sonnenraddrehzahl nS von 0 auf
die Getriebeeingangsdrehzahl nE beschleunigt wird, was gemäß
Fig. 1 nur bei der Hochschaltung vom zweiten in den dritten
Gang der Fall ist. Bei den Hochschaltungen vom ersten in den
zweiten bzw. vom dritten in den vierten Gang ist die Zieldreh
zahl nZ immer 0.
Als Beispiel für eine geregelte bzw. adaptive Hochschaltung
zeigt Fig. 3 eine Hochschaltung vom zweiten in den dritten
Gang. Zusätzlich finden in dieser Fig. 3 folgende Bezugszei
chen Verwendung:
p=Druck,
pK=Kupplungsdruck,
tS=Zeitpunkt des Steuerkommandos,
δn/δt=Drehzahlgradient,
δp/δt=Schaltdruckanstieg,
Δt=Dauer des Schaltungsablaufes.
pK=Kupplungsdruck,
tS=Zeitpunkt des Steuerkommandos,
δn/δt=Drehzahlgradient,
δp/δt=Schaltdruckanstieg,
Δt=Dauer des Schaltungsablaufes.
Erläutert ist der Ablauf zur Schaltzeitregelung an einer Hoch
schaltung vom zweiten in den dritten Gang. Zum Zeitpunkt tS
erfolgt ein Steuerkommando an das elektro-hydraulische Ventil
für die dritte Gang-Kupplung. Daraufhin wird der Drehzahlgra
dient Sn/St der Sonnenraddrehzahl ständig ausgewertet. Solange
der zweite Gang mechanisch im Planetenradsatz überwiegt, wird
die Sonnenraddrehzahl nS 0 sein. Sobald die dritte Gangkupplung
den Momentenfluß im Getriebe übernehmen kann, steigt die Son
nenraddrehzahl nS. In diskreten Zeitabständen wird der Dreh
zahlgradient δt/δt im Steuergerät errechnet. Dieser Rechenwert
wird mit einer lastabhängigen Sollwertvorgabe verglichen. Ist
der ermittelte Gradient zu klein, wird der Schaltdruckanstieg
δp/δt in der dritten Gangkupplung erhöht. Umgekehrt wird der
Kupplungsdruck vermindert, falls der genannte Gradient zu groß
ist. Erreicht die Sonnenraddrehzahl nS die Zieldrehzahl nZ (Ge
triebeeingangsdrehzahl am Schaltungsende), so ist der Schalt
übergang mechanisch abgeschlossen.
Sinngemäß arbeitet dieser Regelalgorithmus bei den Schaltungen
1-2 und 3-4 genauso, nur fällt hier die Sonnenraddrehzahl nS
auf nS= o min-1.
Claims (6)
1. Verfahren zur Steuerung der Schaltungsparameter eines
automatischen Schaltungsgetriebes, das ein Planetenge
triebe umfaßt, dessen wesentlichen Bauteile Sonnen-,
Planeten- und Ringrad sind, wobei die mechanische Ver
knüpfung zweier dieser Bauteile jeweils eine mechanische
Übersetzung darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die
Drehzahl und Drehzahländerung des Sonnenrades gemessen
und diese Meßwerte zur genauen Ermittlung des Kupplungs
punktes oder der Schaltdauer und/oder zur Steuerung des
Motor-Managements verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Ermittlung des genauen Kupplungspunktes der Schal
tungsbeginn bestimmt wird durch Messung der Drehzahlän
derung des Sonnenrades beim Beginn des Übergangs von dem
alten in den neuen Gang und durch Vergleich dieser Meß
werte mit einem vorgegebenen, den Schaltungsbeginn kenn
zeichnenden Drehzahldifferenz-Sollwert. (Fig. 1)
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
bei sich aus der Drehzahländerung des Sonnenrades ermit
teltem Schaltungsbeginn eine Zündzeitpunkt-Rücknahme
eingeleitet wird. (Fig. 2).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leistungsrücknahme während der Schaltung aufrecht
erhalten wird. (Fig. 2)
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich
net, daß bei Schaltungen, bei denen die Sonnenraddreh
zahl von 0 auf die Getriebeeingangsdrehzahl beschleunigt
wird, der Drehzahlanstieg des Sonnenrades sowie die Ge
triebe-Abtriebsdrehzahl gemessen und hieraus die neue
Zieldrehzahl ermittelt wird, die die Sonnenraddrehzahl
am Schaltungsende haben wird, und daß dann wenn die mo
mentane Sonnenraddrehzahl um einen vorgegebenen Vorhal
tewert von dieser Zieldrehzahl entfernt ist, der Zünd
zeitpunkt gleitend auf den dem Betriebspunkt im Kennfeld
entsprechenden neuen Wert gebracht wird. (Fig. 2)
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Schaltzeit
die Drehzahl des Sonnenrades während der Schaltung ge
messen, in diskreten Zeitabständen der Drehzahlgradient
ermittelt und mit einer lastabhängigen Sollwertvorgabe
verglichen wird, und daß bei einer Abweichung der
Schaltdruck entsprechend geändert wird. (Fig. 3).
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4126571A DE4126571C2 (de) | 1991-08-10 | 1991-08-10 | Steuereinrichtung für ein automatisches Schaltungsgetriebe |
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DE4126571A1 true DE4126571A1 (de) | 1993-02-11 |
DE4126571C2 DE4126571C2 (de) | 1993-11-11 |
Family
ID=6438114
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4126571A Revoked DE4126571C2 (de) | 1991-08-10 | 1991-08-10 | Steuereinrichtung für ein automatisches Schaltungsgetriebe |
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JP (1) | JPH05196122A (de) |
DE (1) | DE4126571C2 (de) |
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