DE4315598A1 - Steuerungs- und Regelungsverfahren zur Erhöhung des Schaltkomforts beim Schalten eines automatischen Stufenwechselgetriebes - Google Patents
Steuerungs- und Regelungsverfahren zur Erhöhung des Schaltkomforts beim Schalten eines automatischen StufenwechselgetriebesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Steuerungs- und Regelungsverfahren zur
Erhöhung des Schaltkomforts beim Schalten eines automatischen
Stufenwechselgetriebes, bei dem die Steuerung der Schaltglieder
(Bremsen und Kupplungen) des Getriebes aufgrund von Steuerungspa
rametern erfolgt, die vor dem Schaltvorgang gemessen und/oder
festgelegt wurden.
Es ist allgemein bekannt, daß Schaltvorgänge in Getrieben mit
Drehmomentenänderungen verbunden sind, die sich auch bei automa
tischen Lastschaltgetrieben nicht vollständig ausschließen las
sen. Der Fahrer eines Fahrzeuges mit einem solchen Getriebe emp
findet diese Drehmomentenänderungen während des Schaltvorganges
als einen mehr oder weniger stark ausgeprägten Ruck des Fahrzeu
ges. Die Ursache für diese kurzzeitige Beschleunigung des Fahr
zeuges liegt darin, daß die Zu- und Abschaltung von Kupplungen
und Bremsen in einem automatischen Stufenwechselgetriebe bislang
nur unvollkommen aufeinander abgestimmt werden konnte.
Zur Lösung dieses technischen Problemes wurde in der US-PS
4,102,222 vorgeschlagen, zur Realisierung eines freilauflosen Au
tomatikgetriebes mit verbessertem Schaltkomfort ein Steuerungs- und
Regelungssystem vorzusehen, bei dem in Abhängigkeit von dem
gemessenen Getriebeausgangswellendrehmoment und dem Motordrehmo
ment der optimale Zeitpunkt für die Abschaltung der Kupplung des
bisherigen Ganges ermittelt wird. Dadurch wird einerseits eine
Schonung des hinzuzuschaltenden Schaltgliedes erreicht und ande
rerseits der unvermeidbare Einbruch in dem Abtriebswellendrehmo
ment minimiert.
Nachteilig an diesem Steuerungs- und Regelungssystem ist, daß mit
ihm unter Vermeidung der Notwendigkeit eines Freilaufes nur der
Beginn des Schaltvorganges komfortabler wird, da ein möglichst
konstantes Getriebeabtriebswellendrehmoment mit dieser Vorrich
tung nicht erreichbar ist.
Zur Verbesserung des Schaltkomforts und damit der Fahrqualität
wurde in der DE-OS 40 23 365 vorgeschlagen, beim Schaltvorgang
eines automatischen Stufenwechselgetriebes die Schaltqualität
durch Bestimmung oder Erfassung drehmomentänderungsabhängiger
Größen zu ermitteln, um dann nach dem Schaltvorgang die Schal
tungsparameter zur Steuerung des Getriebes und/oder der Schalt
glieder zur Optimierung des nächsten Schaltvorgangs anzupassen.
Auf diese Weise verbessert sich die Schaltqualität in einem
Selbstlernverfahren mit jedem Schaltvorgang.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß die Getriebeschaltung
erst in einem mehr oder weniger langdauernden Einfahrprozeß den
für jede Fahrsituation optimalen Schaltvorgang erlernen muß, denn
nur annähernd gleiche Fahrsituationen können mit Hilfe der fahr
situationsbedingten und erlernten Steuerungsparameter optimal
weich geschaltet werden. Soll auf einen solchen Einfahrvorgang
verzichtet werden, so muß hingenommen werden, daß während des ge
samten Getriebelebens Schaltvorgänge unterschiedlicher Qualität
stattfinden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, den Schaltkomfort eines au
tomatischen Stufenwechselgetriebes gegenüber den bekannten Steu
erungsverfahren noch weiter zu verbessern. Dabei soll insbesonde
re das Getriebeabtriebswellendrehmoment während des Schaltvor
gangs in seinem Wert möglichst konstant gehalten werden.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Pa
tentanspruchs 1. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß
zur Optimierung des Schaltkomforts eine Regelung der Steuerungs
parameter für die Schaltelemente während des gesamten Schaltvor
gangs notwendig ist. Diese Regelung bedient sich dabei fahrsitua
tionsabhängiger Größen, die während des Schaltvorgangs aktuell
ermittelt werden und zur Variierung der Steuerungsparameter für
die Schaltelemente genutzt werden.
Als fahrsituationsabhängige Größe kann das Getriebeabtriebswel
lendrehmoment oder das Drehmoment an den Antriebsrädern genutzt
werden, welche direkt oder aus abtriebswellendrehmomentabhängigen
Größen ermittelbar sind.
Für die Einleitung des Schaltvorgangs werden wie beim Stand der
Technik die Informationen der Motordrehzahl, der Getriebeein
gangswellendrehzahl sowie das Getriebeeingangswellendrehmoment
verwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vorteilhaft anhand der
Zeichnung erläutern. Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung des normierten Verlaufs über die
Zeit von Drehmoment, Motordrehzahl, Schaltdruck
der alten Kupplung und Schaltdruck der neuen
Kupplung während eines ungeregelten Hochschalt
vorgangs im Zeitintervall tS gemäß dem Stand der
Technik,
Fig. 2 den normierten Verlauf der Parameter gemäß Fig.
1 während eines Schaltvorgangs gemäß dem Verfah
ren der Erfindung, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Antriebsan
ordnung mit einem Steuerungs- und Regelungscom
puter für das Getriebe.
Das erfindungsgemäße Verfahren findet Anwendung in der Getriebe
steuerung eines Antriebsaggregates eines Kraftfahrzeuges. Das An
triebsaggregat umfaßt gemäß Fig. 3 eine Brennkraftmaschine 1,
deren Kurbelwelle 5 über einen hydrodynamischen Wandler 2 mit der
Getriebeeingangswelle 6 des Getriebes 3 verbunden ist. Bei dem
Getriebe 3 handelt es sich um ein automatisches Stufenwechselge
triebe, in dem elektrohydraulisch betätigbare Schaltglieder wie
Kupplungen und Bremsen (K1, K2, B1, B2) zur Betätigung unter
schiedlicher Getriebeübersetzungsstufen aktiviert oder passiviert
werden. Das Getriebe ist in diesem Ausführungsbeispiel über eine
Getriebeabtriebswelle 7 mit einem Differentialgetriebe 4 verbun
den, von dem zwei Antriebsachsen 8, 9 je ein Antriebsrad 10, 11
antreiben.
Zur Steuerung der Schaltvorgänge des Getriebes 3 ist ein Computer
12 vorgesehen, der über gestrichelt dargestellte elektrische Lei
tungen mit Sensoren 13 bis 16 verbunden ist. Außerdem steuert der
Computer eine nicht dargestellte, aber dem Fachmann allgemein be
kannte elektrohydraulische Steuerungsvorrichtung für die Aktivie
rung oder Passivierung der Getriebeschaltglieder K1, K2, B1, B2.
Da das Getriebeabtriebswellendrehmoment während des Schaltvor
gangs in seinem Wert möglichst konstant gehalten werden soll,
werden während des gesamten Schaltvorgangs fahrsituationsabhängi
ge Größen von dem Computer 12 ermittelt und mit seiner Hilfe im
Sinne der Konstanthaltung des Moments der Getriebeabtriebswelle 7
auf die Schaltglieder K1, K2, B1, B2 eingewirkt.
Wie sich aus Fig. 3 ergibt, nutzt der Computer 12 zur Steuerung
des Getriebeschaltvorgangs die über den Sensor 13 ermittelbare
Motordrehzahl, die mit Hilfe des Sensors 14 meßbare Getriebeein
gangswellendrehzahl sowie das Getriebeabtriebswellendrehmoment,
das mit Hilfe des Sensors 15 meßbar ist. Alternativ zu diesem Ge
triebeabtriebswellendrehmoment kann auch mit Hilfe eines Sensors
16 das Drehmoment der Antriebsräder 10, 11 zur Getriebesteuerung
ermittelt und herangezogen werden.
Während des Betriebs der Antriebsanordnung gemäß Fig. 3 ermit
telt der Steuerungs- und Regelungscomputer 12 mit Hilfe des Sen
sors 13 ständig die Motordrehzahl. Sobald ein gewisser Grenzwert
erreicht ist, beginnt er den Steuerdruck in dem wegzuschaltenden
Schaltglied herabzusetzen und den Steuerdruck in dem zuzuschal
tenden Schaltglied anzuheben. Fahrsituationsabhängige Lastwech
sel, die den Schaltvorgang ungünstig beeinflussen können, werden
mit Hilfe der Sensoren 15 und/oder 16 auf der Abtriebsseite des
Getriebes ermittelt und für die Einstellung eines besonders kom
fortablen und weichen Schaltvorgangs weiter verarbeitet. So kann
also beim Auftreten eines plötzlichen Lastwechsels während des
Schaltvorgangs dieser abtriebsseitig durch den Computer 12 ermit
telt werden und eine Korrektur des Steuerdrucks des wegzuschal
tenden und/oder hinzuzuschaltenden Schaltgliedes durchgeführt
werden.
Der ungeregelte Schaltvorgang nach dem Stand der Technik beginnt
gemäß Fig. 1 im Zeitpunkt t1 mit einem stufenweisem Absenken des
Steuerdrucks b der Kupplung des bisherigen Ganges. Gleichzeitig
beginnt im Zeitpunkt t1 ein langsamer Anstieg des Steuerdrucks c
für die Kupplung des neuen Ganges. Parallel dazu ist ein weiterer
Anstieg der Motordrehzahl a sowie ein weiterer Abfall des von der
Kupplung abgegebenen Drehmomentes d feststellbar.
Etwa nach Ablauf der Hälfte der Schaltzeit tS und dem weiteren
Lösen der Kupplung des bisherigen Ganges greift die Kupplung des
neuen Ganges stärker und zieht die Motordrehzahl a beim Hoch
schalten weiter herunter. Diese Phase des Schaltvorganges ist
durch einen starken Anstieg des Drehmomentes d gekennzeichnet,
dessen Werte beim weiteren Zuschalten der Kupplung für den neuen
Gang wieder abfallen.
Dieser schnelle Anstieg und Abfall im Drehmomentenverlauf in der
zweiten Hälfte der Schaltzeit tS wird von den Insassen eines mit
einem derartigen Getriebe ausgerüsteten Fahrzeuges als schlechter
Schaltkomfort empfunden. Der Verlauf der Momentenkurve d ist
nicht konstant, sondern hängt von der gewählten Schaltstufe
(beispielsweise eine Schaltung vom zweiten in den dritten Gang),
dem Zustand des Motors und der Getriebekomponenten, den Umweltbe
dingungen des Fahrzeugs und der Fahrsituation ab.
Unterschiedliche Fahrsituationen können beispielsweise die Fahrt
auf einer Ebene oder an einem Berg sein.
In dem Diagramm gemäß Fig. 2 ist nun die Situation dargestellt,
wie sie beim erfindungsgemäß geregelten Hochschalten des Getrie
bes gemäß Fig. 1 in gleicher Fahrsituation, bei gleichen Um
weltbedingungen, bei Vollgas und einer Schaltung vom zweiten in
den dritten Gang stattfindet.
Auch hier beginnt die Getriebesteuerung mit dem Schaltvorgang,
sobald die Motordrehzahl einen gewissen Grenzwert erreicht hat
(t1). Während des stufenweisen Zurücknehmens des Steuerdrucks der
Kupplung des bisherigen Ganges (Kurve b) und der Erhöhung des
Steuerdrucks c für die Kupplung des neuen Ganges, überwacht das
Steuerungs- und Regelungssystem das Abtriebswellendrehmoment des
Getriebes bzw. das Drehmoment der Antriebsräder.
Mit Hilfe dieser Drehmomentenmeßwerte werden während des Schalt
vorgangs komfortoptimale Steuerungsparameter für die weitere Hin
zuschaltung und Passivierung der Bremsen und Kupplungen ermit
telt. Die gegenüber dem ungeregelten Schaltvorgang verstärkte
oder verminderte Lastübernahme durch die Kupplung für den neuen
oder alten Gang bewirkt auch bei der Rücknahme der Motordrehzahl
gemäß Kurve a einen insgesamt harmonischen Drehmomentenverlauf
(Kurve d). Damit findet für die Insassen eines solcherart ausge
statteten Fahrzeugs nur noch ein kaum mehr spürbarer Ruck während
des Schaltvorganges statt.
Da dieses Steuerungs- und Regelungsverfahren für Schaltvorgänge
in Getrieben sofort funktionsfähig ist, und keine weiteren
"Lernschaltungen" mehr notwendig sind, erfährt der Fahrer eines
derartig ausgestatteten Fahrzeuges eine erhebliche Schaltkomport
verbesserung. Dies vor allem deshalb, weil er von Anfang an mit
identischen Schaltvorgängen konfrontiert wird, und nicht im Laufe
der Nutzungsdauer seines Fahrzeuges immer wieder durch lernaktive
Getriebeschaltungen mit den beschriebenen nachteiligen, ruckar
tigen Beschleunigungen konfrontiert wird.
Claims (3)
1. Steuerungs- und Regelungsverfahren zur Erhöhung des Schaltkom
forts beim Schalten eines automatischen Stufenwechselgetrie
bes, bei dem die Steuerung der Schaltglieder (Bremsen und
Kupplungen) des Getriebes aufgrund von Steuerungsparametern
erfolgt, die vor dem Schaltvorgang gemessen und/oder festge
legt wurden, dadurch gekennzeichnet, daß während des gesamten
Schaltvorgangs zusätzliche fahrsituationsabhängige Größen er
mittelt und zur fahrsituationsaktuellen Regelung der Steue
rungsparameter für die Zu- und Abschaltung die Schaltglieder
des Getriebes herangezogen werden.
2. Steuerungs- und Regelungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Getriebeabtriebswellendrehmoment
und/oder das Drehmoment der Antriebsräder sowie abtriebswel
lendrehmomentabhängige Werte die fahrsituationsabhängigen Grö
ßen darstellen.
3. Steuerungs- und Regelungsverfahren nach den Ansprüchen 1 und
2, dadurch gekennzeichnet, daß die vor dem Schaltvorgang ge
messenen und/oder festgelegten Steuerungsparameter unter ande
rem aus der Motordrehzahl, der Getriebeeingangswellendrehzahl
sowie dem Getriebeeingangswellendrehmoment gebildet werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934315598 DE4315598B4 (de) | 1992-05-22 | 1993-05-11 | Steuerungs- und Regelungsverfahren zur Erhöhung des Schaltkomforts beim Schalten eines automatischen Stufenwechselgetriebes |
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DE4217004 | 1992-05-22 | ||
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Publication Number | Publication Date |
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DE4315598A1 true DE4315598A1 (de) | 1993-11-25 |
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