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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines automatischen Stufenwechselgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Einen wesentlichen Problemkreis bei der Konzipierung von Steuerungen für automatische Stufenwechselgetriebe stellt die Abstimmung der für einen Gangwechsel betätigten Schaltglieder dar. Den beim Schaltvorgang auftretenden Drehmomentänderungen im Antriebsstrang ist von der Steuerung dahingehend Rechnung zu tragen, daß sie möglichst sanft unter Vermeidung ruckartiger Bewegungen im Antriebsstrang erfolgen. Eine einmal vorgenommene Abstimmung bleibt allerdings für alle Getriebe des gleichen Typs nicht über die gesamte Betriebsdauer hinweg optimal, weil beispielsweise Toleranzen in der Fertigung der Schaltglieder, Verschleiß an den Schaltgliedern, schwankende Motorleistungen oder Leckagen im Bereich hydraulischer Betätigungselemente auftreten können. Insbesondere beim Verschleiß der in der Regel als Lamellenkupplung ausgeführten Schaltglieder ist zu berücksichtigen, daß sich sowohl der Leerweg dieser Kupplungen als auch der Reibwert der Kupplungsoberflächen fortlaufend verändert.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Formen der adaptiven Regelung bekannt, mittels derer die ursprünglich vorgenommene Abstimmung Schaltung an die sich verändernden Verhältnisse innerhalb der Getriebes angepaßt wird. So zeigt beispielsweise die
DE-40 23 365-A1 ein Verfahren zur Schaltung eines automatischen Stufenwechselgetriebes, bei dem der zeitliche Zusammenhang zwischen dem Lösen des den alten Gang haltenden Schaltgliedes und den Einlegen des Schaltgliedes für den kommenden Gang in Abhängigkeit von Drehzahländerungen oder Aggregateverlagerungen neu einstellbar ist.
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Die
DE-34 36 190-A1 zeigt eine adaptive Regelung, bei der die Schleifzeit, die Schaltzeit oder der Drehzahlgradient während der Schleifzeit der Schaltglieder mit einer vorgegebenen Soll-Größe verglichen wird. Im Falle einer Abweichung der gemessenen Ist-Größe von dem vorgegebenen Soll-Wert wird der die Kupplungen der Schaltglieder beaufschlagende hydraulische Druck verändert.
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Weiterhin ist aus der
DE-690 18 418-T2 ein Verfahren zum Regeln der Änderung des Übersetzungsverhältnisses in einem Automatikgetriebe eines Fahrzeuges bekannt, wobei ausrückende, fluiddruckbetriebene, drehmomentübertragende Kupplungen verwendet werden. Dieses Verfahren betrifft dabei nur Rückschaltungen von einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis zu einem höheren Übersetzungsverhältnis. Weiterhin betrifft dieses Verfahren nur Nulllastschaltungen, wenn eine Motordrossel im wesentlichen geschlossen ist und eine Überschneidung der ein- und ausrückenden Kupplungen auftritt, wobei die ausrückende, drehmomentübertragende Kupplung im wesentlichen gleichzeitig mit dem Eingriff der einrückenden, drehmomentübertragenden Kupplung außer Eingriff gebracht wird.
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Mit den zuvor beschriebenen Verfahren ist es nicht möglich, die Ursache für die notwendig werdende Anpassung der Steuerung zu ermitteln. Aus diesem Grunde ist es auch nicht möglich, von den den Schaltvorgang charakterisierenden Größen immer genau diejenige zu verändern, welche der jeweiligen Ursache für die Anpassung besonders gerecht wird.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für die Steuerung automatischer Stufenwechselgetriebe ein Verfahren bereitzustellen, das jeweils eine situationsgerechte Anpassung einer den Schaltvorgang charakterisierenden Größe vornimmt, wenn beim Schaltvorgang Abweichungen von der ursprünglich vorgenommenen Abstimmung eintreten.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Der Unteranspruch enthält eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung.
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Es wird also zur Beurteilung des Schaltvorganges nicht nur die Zeit für das Aus- und Einrücken der am Gangwechsel beteiligten Schaltglieder ausgewertet, sondern auch die dem eigentlichen Schaltvorgang vorausgehende Totzeit. Diese ergibt sich nach dem von der Steuereinrichtung ausgelösten Signal zur Einleitung eines Schaltvorganges zu einem geringen Teil aus der Laufzeit des Stroms innerhalb der Elektrik und zu einem weitaus größeren Teil aus Leerwegen in den Kupplungen der Schaltglieder. Durch die meßtechnische Erfassung dieser Totzeiten ist es möglich, Leckagen im Bereich der die Schaltglieder beaufschlagenden hydraulischen Betätigungselemente oder eine Verlängerung des sogenannten Luftweges festzustellen. In diesem Falle wäre dann als geeignete Anpassung beispielsweise das Niveau für den Druck zur Einleitung einer Schaltung entsprechend anzupassen. Ergänzend oder alternativ wäre es aber auch möglich, in der Steuerung den Sollwert der Zeit für die Vorbefüllung der hydraulischen Betätigungselemente heraufzusetzen. Als Vorbefüllung ist dabei diejenige Maßnahme anzusehen, bei der ein Zylinder des hydraulischen Betätigungselementes zunächst mit hydraulischer Flüssigkeit vollständig gefüllt wird, ohne dass ein nennenswerter Arbeitsdruck aufgebracht wird. Diese Vorbefüllung ist beendet, wenn in den Zylindern der Druck derart gesteigert ist, daß durch die Schaltglieder Drehmomente übertragbar werden.
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Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß für seine Implementierung in der Steuereinrichtung automatischer Stufenwechselgetriebe auf die aus dem Stand der Technik bekannten Getriebe hinsichtlich ihres apparativen Aufbaus zurückgegriffen werden kann.
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Mit Hilfe des in der Zeichnung dargestellten Diagramms sollen besonders vorteilhafte Varianten des Verfahrens näher beschrieben werden. Man erkennt dort qualitativ den Verlauf einer Motordrehzahl n, den Druckverlauf des den Schaltgliedern zugeführten hydraulischen Hauptdruckes sowie den Verlauf des im Betätigungselement des Schaltgliedes wirksamen Betätigungsdruckes über der Zeit t. Der in dem Diagramm gezeigte Drehzahlverlauf gibt einen Hochschaltvorgang wieder. Es wird jedoch schon an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß sich das Verfahren auch auf Rückschaltvorgänge bezieht.
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Mit t0 ist ein Zeitpunkt bezeichnet, zu dem von der Steuereinrichtung ein Schaltvorgang eingeleitet wird. Zu diesem Zeitpunkt liegt ein Hauptdruck mit dem Druckniveau pB vor. Nach Überwindung einer systemimmanenten Totzeit erfolgt zunächst eine Vorbefüllung der Druckräume der hydraulischen Betätigungselemente. Zum Zeitpunkt tF ist die Vorbefüllung abgeschlossen. Bis zu diesem Zeitpunkt wird das Drehzahlverhalten des Motors in keiner Weise beeinflußt. Erst zum Zeitpunkt tF wird mit einem gegenüber dem Druck pB veränderten Füllungsdruck pF das hydraulische Betätigungselement des Schaltgliedes derart gefüllt, daß durch das Schaltglied Drehmomente übertragen werden. Zu einem Zeitpunkt tS ist dann meßtechnisch erfaßbar, daß die mehr und mehr in Eingriff geratenden Schaltglieder eine Veränderung der Motordrehzahl bewirken. Für diese Zwecke könnte auch eine ergänzend oder alternativ die Drehzahl einer Wandlerturbine oder einen Sonnenrades eines Planetengetriebes erfaßt werden. Die meßtechnische Erfassung des Zeitpunktes tS beschränkt sich nicht auf die Feststellung der hier dargestellten absoluten Änderungen Δn1, sondern ist auch möglich über die Erfassung des Drehzahlgradienten oder durch Bestimmung der aus den Momentenänderungen resultierenden Aggregateverlagerungen. Letztere können absolut oder als Ableitung nach der Zeit erfaßt und zur Bestimmung des Zeitpunktes tS herangezogen werden.
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Nach tS kann eine weitere geänderte Druckbeaufschlagung der Betätigungselemente mit dem Druckniveau pS entfallen.
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Zur Bestimmung des Zeitpunktes tE können die gleichen Kriterien herangezogen werden wie für die Bestimmung des Zeitpunktes tS. Die hier dargestellte Änderung der Drehzahl Δn2 ist ebenfalls nur beispielhaft gewählt.
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Das vorgeschlagene Verfahren beruht nun auf der folgenden Überlegung. Die Zeitspanne tE – tS ist eine Funktion der Größen Schaltdruck pS, Motormoment M und Reibwert μ in den Schaltgliedern. Dieser Zusammenhang ergibt sich aus der Überlegung, daß beispielsweise bei einem nachlassenden Motormoment M die Betätigung der Schaltglieder mit unverändertem Druckniveau pS eine beschleunigte Reduzierung der Motordrehzahl ermöglicht. Damit würde sich die Spanne tE – tS also verringern. Eine Verringerung des Reibwertes μ in den Schaltgliedern hätte zur Folge, daß bei gleichbleibendem Schaltdruck pS die Momentenänderung am Motor langsamer vollzogen würde, so daß die Spanne tE – tS verlängert würde. Schließlich würde eine Erhöhung des Schaltdruckes pS zu einer Erhöhung der durch die Schaltglieder übertragbaren Momente führen, so daß die Änderung der Motordrehzahl beschleunigt würde und die Spanne tE – tS verkürzt würde.
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Ähnliche Überlegungen gelten für die Zeitspanne tS – t0. Deren Betrag ist ebenfalls abhängig vom Motormoment M und Reibwert μ in den Schaltgliedern der Betätigungselemente. Bei einem nachlassenden Motormoment M wird die Bremswirkung der Schaltglieder früher erfaßbar sein, so daß sich die Spanne tS – T0 verkürzen wird. Wie zuvor schon für die Spanne tE – tS schon beschrieben, führt beispielsweise eine Verringerung des Reibwertes μ zu einer Verlängerung der Zeitspanne tS – t0. Diese kann sich schließlich über die Betriebsdauer des Getriebes auch durch die Vergrößerungen der Leckagen V und der Luftwege s in den jeweiligen Schaltgliedern verlängern.
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Schließlich ist die Zeitspanne tF – t0 eine Funktion des Druckniveaus pB sowie der Leckagen V und der Luftwege s. Das Motormoment M und der Reibwert μ kommen hier noch nicht in Betracht, weil in dieser Spanne noch keinerlei Einfluß von dem Motormoment auf die Schaltglieder ausgeübt wird.
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Da die Beträge von tE – tS einerseits und tS – t0 andererseits meßtechnisch erfaßt werden können und die jeweiligen Niveaus des Hauptausdruckes als vorgegeben anzusehen sind, ist es möglich, Veränderungen beim Motormoment M und dem Reibwert μ einerseits und bei der Leckagen V und Luftwegen s andererseits festzustellen. Weicht beispielsweise über eine bestimmte Betriebsdauer hinweg ein vorgegebener Sollwert für die Zeitspanne tS – t0 von einem gemessenen Ist-Wert ab, während die Zeitspanne tE – tS konstant bleibt, ist dies ein Hinweis auf Veränderungen bei den Leckagen V und den Luftwegen S. Als geeignete Maßnahme wird in diesem Fall vorgeschlagen, den Druck pB zu erhöhen und ergänzend oder alternativ einen in der Steuereinrichtung vorgegebenen Soll-Wert für die Zeitspanne tF – t0 zu verändern. Mit diesen Maßnahmen wird also beim Schaltvorgang gezielt Einfluß auf die Phase der Vorbefüllung genommen.
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Wenn durch die Steuereinrichtung festgestellt wird, daß ein für die Zeitspanne tE – tS gemessener Ist-Wert von einem vorgegebenen Soll-Wert abweicht und im gleichen Sinne eine Abweichung beim Betrag der Zeitspanne tS – t0 feststellbar ist, dann ist dies ein Hinweis darauf, daß das Motormoment M und/oder der Reibwert μ eine Änderung erfahren hat. Diese Aussage kann deshalb getroffen werden, weil bei einer derartigen gleichsinnigen Abweichung der gemessenen Zeitspannen innerhalb eines begrenzten Betriebsintervalls (maximal im Bereich einiger Stunden) Veränderungen der Luftwege s und der Leckagen V eine vernachlässigbare, den Betrieb des Getriebes in keiner Weise beeinflussenden Größenordnung aufweist. Für diese zuvor geschilderten Fälle wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Druckniveau pF zu verändern, um so die Phase des Druckaufbaus in den Betätigungselementen je nach Abweichung zu verkürzen oder zu verlängern.
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Das Verfahren erlaubt also eine Differenzierung der Ursachen für Änderungen in den den Schaltvorgang charakterisierenden Größen und dementsprechend eine zielgerechte Anpassung für die Steuerung der hydraulischen Betätigungselemente. Auf diese Weise kann die einmal vorgenommene Abstimmung der Schaltqualität über die gesamte Betriebsdauer des Getriebes hinweg konstant gehalten werden, und zwar sowohl für Hochschalt- als auch Rückschaltvorgänge.
