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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Steuerung eines Gangwechsels in einem Kraftfahrzeug-Rutomatgetriebe
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die Verbesserung der Schaltqualität spielt bei
Stufenautomatgetrieben eine wichtige Rolle. Die Schaltqualität entscheidet
wesentlich über
den Komfort eines PKW-Automatgetriebes. So werden große Anstrengungen
unternommen, um bei allen Schaltungsarten (Zughoch-, Zugrück-, Schubhoch-,
Schubrückschaltungen...)
das Qualitätsniveau
weiter anzuheben. Speziell bei Ausrollschaltungen, also Schubrückschaltungen
bei geringer Fahrgeschwindigkeit ohne vom Fahrer angeforderter Motorlast,
ist das Erreichen einer guten Schaltqualität besonders wichtig, da der
Fahrer mit keiner auffälligen
Reaktion des Antriebsstranges rechnet. Insbesondere bei Automatgetrieben,
bei denen die Schubschaltungen und dabei besonders die Ausrollschaltungen
als reine Überschneidungsschaltung
zweier Reibungs-Schaltelemente ohne Freilauf als zusätzliches
Schaltelement geschaltet werden, ist der Schaltungsablauf bekannterweise
schwierig applizierbar. Aufgrund des fast lastfreien Zustandes des
Antriebsmotors und des – entsprechend
dem Lastzustand – geringen
Schaltdruckes für
das zuschaltende Schaltelement der jeweiligen Schubschaltung wirken
sich sowohl sämtliche
Streuungen als auch temporäre
Drehmomenten- und Drehzahländerungen,
die auf das jeweilige Schaltelement wirken, besonders stark auf
den Schaltungsablauf aus, mit der Folge einer streuenden Schaltqualität. Die Leerlaufdrehzahlregelung
des Antriebsmotor, ein Wiederbefeuern des An triebsmotors nach einer
aktiven Schubabschaltung des Motors, ein sich ändernder Bremsgradient beim
Ausrollen des Fahrzeugs, aber auch unterschiedliche Getriebeöltemperaturen
sind Beispiele für
derartige Störgrößen für die Regelung
der Überschneidungsschaltung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Steuerung eines Gangwechsels in einem Kraftfahrzeug-Automatgetriebe
zu verbessern, der als Schubschaltung mit mindestes einem zuschaltenden
Schaltelement ohne mechanischen Freilauf ausgeführt wird.
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Gelöst wird die Aufgabe mit einem
die Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden Verfahren. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Demnach wird vorgeschlagen, einen
bei einer Schubschaltung nicht beteiligten bzw. nicht vorhandenen
mechanischen Freilauf durch einen Schlupfbetrieb oder ein Öffnen eines
weiteren Schaltelementes des Automatgetriebes zu simulieren, wobei
sich das weitere Schaltelement unabhängig von dem bei der Schubschaltung
zuschaltenden Schaltelement im Kraftfluß des Automatgetriebes befindet. Durch
den Schlupfbetrieb bzw. das Öffnen
des weiteren Schaltelementes wird ein Abtrieb des Automatgetriebes
von einem das Automatgetriebe antreibenden Antriebsmotor während des
Schaltungsablaufs der Schubschaltung zumindest weitgehend abgekoppelt, derart,
daß keine
komfortbeeinträchtigenden
Reaktionkräfte
oder Reaktionsmomente der Schubschaltung auf eine Antriebsachse
des Kraftfahrzeugs übertragen
werden.
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Vorzugsweise wird der Freilauf der
Schubschaltung über
eine Anfahrkupplung oder Anfahrbremse des Automatgetriebes simuliert,
als Zusatzfunktion des Anfahrschaltelementes neben der bekannten
Funktion des Gangeinlegens und gegebenenfalls einer Standabkoppelung
(Kriechneigungsreduzierung). Zeitlich vor der Schubschaltung ist
das Anfahrschaltelement in bekannter Weise im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs
geschlossen. Nach Beendigung der Schubschaltung ist das Anfahrelement
bis zum Fahrzeugstillstand wieder geschlossen und kann im Falle
einer aktiven Standabkoppelungs-Funktion bei Fahrzeugstillstand
(„standby
control") teilweise
oder vollständig
geöffnet
werden. Eine feinfühlig
arbeitende Druck- oder Drehzahl-Regelung des Anfahrschaltelementes
ist in der Regel für
die Positionswechselschaltungen oder auch für die Standabkoppelungs-Funktion bereits
vorhanden, entsprechend gering ist der zusätzliche Applikationsaufwand der
erfindungsgemäßen Zusatzfunktion.
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Anhand der folgenden 1 und 2 wird
die Erfindung nun näher
erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen
zeitlichen Ablauf einer beispielhaften Schubrückschaltung gemäß der Erfindung und 2 einen zeitlichen Ablauf
einer beispielhaften Schubrochschaltung gemäß der Erfindung.
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Im oberen Teil beider Figuren ist
in ausgezogener Linie ein zeitlicher Verlauf einer Turbinendrehzahl
n_t als Eingangsdrehzahl des Automatgetriebes und in gestrichelter
Linie ein zeitlicher Verlauf einer korrespondierenden Abtriebsdrehzahl
n_ab des Automatgetriebes bei einem bei spielhaften Ausrollvorgang
des Kraftfahrzeugs bzw. einer beispielhaften Lastrücknahmeschaltung
des Automatgetriebes unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Zum Vergleich ist jeweils in gepunkteter Linie ein Turbinendrehzahlverlauf 4 einzeichnet,
der sich nach dem Stand der Technik – also ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens – ergeben würde. Mit
G1, G2, G3 und G4 sind Gangkennungen des ersten, zweiten, dritten
und vierten Gangs eines Zielgangs G des Automatgetriebes bezeichnet.
Mit DKI ist ein Drosselklappenwinkel des Antriebsmotors, der das
Automatgetriebe antreibt, bezeichnet, als äquivalentes Signal einer Lastvorgabe
des Fahrers über
ein Fahrpedal. Die entsprechenden Schaltbefehle zum Gangwechsel
werden in üblicher
Weise von einem Getriebesteuergerät vorgegeben, beispielsweise
als Schaltkennlinie in Abhängigkeit
der Abtriebsdrehzahl n_ab des Automatgetriebes (bzw. einer Fahrgeschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs) und des Drosselklappenwinkels DKI (bzw. des
Fahrpedalwinkels bzw. der Lastvorgabe des Fahrers), oder auch aufgrund
eines manuellen Schaltbefehls, den der Fahrer über einen Wählhebel anfordert.
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Im unteren Teil beider Figuren ist
in ausgezogener Linie ein zeitlicher Verlauf eines Kupplungsdrucks
p_K dargestellt, der durch das erfindungsgemäße Verfahren an einem Anfahrschaltelement
des Automatgetriebes eingestellt wird. Dabei ist das Anfahrschaltelement
als Beispiel zu verstehen für
das im Kraftfluß angeordnete
Schaltelement, über
welches der Freilauf der jeweiligen Schubschaltung simuliert wird.
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1 zeigt
einen zeitlichen Verlauf zweier zeitlich aufeinander folgenden erfindungsgemäßen Schubrückschaltun gen
vom dritten Gang G3 in den zweiten Gang G2 und anschließend in
den ersten Gang G1 bei einem Ausrollvorgang des Kraftfahrzeugs.
Wie in 1 ersichtlich,
sinkt die Abtriebsdrehzahl n_ab im Verlauf des Ausrollvorgangs kontinuierlich,
im dargestellten Beispiel mit konstantem Gradient. Anfänglich befindet
sich das Automatgetriebe im dritten Gang G3 und der Kupplungsdruck p_K
des Anfahrschaltelementes auf einem Ausgangsdruck p1. Das Druckniveau
p1 bezeichnet also einen aus dem Stand der Technik bekannten „Kupplungsdruck
außerhalb
von Schaltungen",
der beispielsweise drehmomenten- und/oder gangabhängig von
dem Getriebesteuergerät
vorgegeben ist.
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Zu einem Zeitpunkt t0 sind schaltungstypspezifische
Startbedingungen erfüllt
zur Auslösung der
erfindungsgemäßen Funktion,
die einen – mechanisch
nicht vorhandenen – Freilauf
speziell für
die Ausrollschaltungen des Ausrollvorgangs simuliert. Derartige
Startbedingungen speziell für
den Ausrollvorgang mit bevorstehender Ausrollschaltung sind insbesondere
ein Status „Automatgetriebe
im Schubbetrieb" mit
einem Drosselklappenwinkel DKI bzw. Fahrpedalwinkel von zumindest
annähernd
null, ein Status „Anfahrschaltelement
geschlossen", ein
Unterschreiten einer Abtriebsdrehzahl-Schwelle, ein beispielsweise über ein
Bremslichtsignal oder ein Bremsdrucksignal generierter Status „Fahrzeugbremse
getreten", ersatzweise
zum Status „Fahrzeugbremse
getreten" ein Überschreiten
eines Abtriebsdrehzahl-Gradienten, sowie der aktuelle Gang des Automatgetriebes.
Selbstverständlich
können die
einzelnen Bedingungen bzw. Parameter, über welche die Startbedingungen
der Simulation eines Freilaufs in Verlauf des Ausrollvorgangs des
Kraftfahrzeugs gebildet werden, mit logischem „UND" und/oder logischem „ODER" verknüpft sein.
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Gemäß der Erfindung wird bei Erkennung der
schaltungstypspezifischen Startbedingungen des Ausrollvorgangs der
Kupplungsdruck p_K des Anfahrschaltelementes, über das der Freilauf der Ausrollschaltung
simuliert wird, von dem Ausgangsdruck p1 vor der Schubschaltung
abgesenkt auf einen definierten Wartedruck p2. Dieser Druckabbau
kann schlagartig oder auch über
ein lineare oder nichtlineare Filterfunktion gedämpft erfolgen. Das Druckniveau
von p2 ist höher
als ein bekannter Fülldruck des
Anfahrschaltelementes, sodaß das
Anfahrschaltelement mindestens das anliegende Schubmoment schlupffrei übertragen
kann, ggf. unter Berücksichtigung
eines Sicherheitszuschlags. Hierdurch kann das Anfahrschaltelement
wieder unverzüglich
in seinen Ausgangszustand „Anfahrschaltelement
geschlossen" mit
dem Kupplungsdruckniveau p1 gebracht werden, wenn der Fahrer noch
vor Erreichen des in üblicher
Weise vorgegebenen Schaltpunktes der ersten Ausrollschaltung von
dem dritten in den zweiten Gang (Zielgangwechsel G3->G2 zum Zeitpunkt t1)
den Ausrollvorgang beispielsweise durch ein Betätigen des Fahrpedals abbricht.
In einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß der Wartedruck p2 in Abhängigkeit
einer Getriebetemperatur vorgegeben ist.
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Gemäß der Erfindung wird der Kupplungsdruck
p_K des Anfahrschaltelementes zum Zeitpunkt t1, also mit dem Schaltbefehl
G3->G2 auf einen definierten Öffnungsdruck
p3 abgesenkt, derart, daß das Anfahrschaltelement
zumindest in einen definierten Schlupfbetrieb gebracht oder auch
vollständig
geöffnet
wird. Vorzugsweise liegt das Druckniveau von p3 im Bereich des Fülldrucks
des Anfahrschaltelementes, sodaß ein
Kolben einer hydraulischen Servoeinrichtung des Anfahrschaltelementes
gerade noch an Lamellen des Anfahrschaltelementes anliegt. Die Druckabsenkung
des Kupplungs druckes p_K von p2 auf p3 erfolgt vorzugsweise schlagartig,
kann aber auch über
eine applizierbare nichtlineare Filterfunktion gedämpft erfolgen.
Infolge der Druckabsenkung des Kupplungsdruckes p_K auf p3 fällt die
Turbinendrehzahl n_t schnell ab auf einen Wert im Bereich einer
Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors, was von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs
insbesondere wegen der betragsmäßig relativ
kleinen Motordrehzahländerung
nicht als störend
empfunden wird. Das Kraftfahrzeug verzögert unverändert weiter. Der geringe zeitliche
Versatz zwischen dem Gangwechselbefehl G3->G2 und der Reaktion der Turbinendrehzahl
n_t ist bedingt durch die obligatorischen Reaktionszeiten der hydraulischen
Steuerung und der Servoeinrichtungen der schaltungstypspezifisch
angesteuerten Schaltelemente.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung
wird vorgeschlagen, daß der Öffnungsdruck
p3 das gleiche Druckniveau aufweist wie ein im Rahmen einer Standabkoppelungs-Funktion
adaptiv ermittelter Fülldruck
des Anfahrschaltelementes. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise
das tatsächliche Öffnungs-
und Schlupfverhalten des Anfahrschaltelementes berücksichtigt.
Da der Fülldruck
des Anfahrschaltelementes üblicherweise
mindestens über
die Getriebetemperatur adaptiert wird, weist also auch die erfindungsgemäße Simulation
eines Freilaufs bei Schubschaltungen eine Getriebetemperaturkompensation
auf. Dem im Rahmen der normalen Standabkoppelungs-Funktion ermittelten
Fülldruck
des Anfahrschaltelementes kann für
die Simulation eines Freilaufs bei Schubschaltungen auch ein applizierbarer
Druckoffset überlagert
werden, um das Anfahrschaltelement nicht zu weit zu öffnen und
die Reaktionsfähigkeit
bei einem Funktionsausstieg, also bei einem Abbruch der Freilauf-Simulation
zu verbessern. Dabei kann dieser Druckoffset beispielsweise als Funktion
eines oder mehrerer der folgenden Parameter Schaltungsart, aktueller
Gang, zu übertragendes
Drehmoment, Drosselklappen- bzw. Fahrpedalwinkel, Motor- bzw. Turbinendrehzahl,
Getriebetemperatur vorgebbar sein. Der Druckoffset kann selbstverständlich auch adaptierbar
sein. Zweckmäßigerweise
hat der applizierbare Druckoffset selber keine Rückwirkung auf die normale Standabkoppelungsfunktion.
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Je nach Vorgabe der schaltungstypspezifischen
Startbedingungen kann der Zeitpunkt, an dem die Startbedingungen
der Freilauf-Simulation erfüllt sind,
mit dem Zeitpunkt einer manuell vom Fahrer angeforderten Schubrückschaltung
zusammenfallen. Dies hat zur Folge, daß der Kupplungsdruck p_K dann
von dem Ausgangsdruck p1 vor der Schaltung direkt auf den Öffnungsdruck
p3 abgesenkt wird.
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Zu einem Zeitpunkt t2 ist ein Synchronpunkt 2 des
zweiten Ganges G2 erreicht. Die theoretische Synchrondrehzahl des
neuen Gangs kann in herkömmlicher
Weise beispielsweise aus der Abtriebsdrehzahl n_ab und dem bekannten
Gangsprung der Schaltung berechnet werden. Wie aus dem vergleichsweise
eingezeichneten Turbinendrehzahlverlauf 4 ersichtlich,
hätte die
Turbinendrehzahl n_t ohne das erfindungsgemäße Verfahren bis zu diesem
Zeitpunkt t2 durch die Überschneidungsschaltung
auf die neue Synchrondrehzahl hochgezogen werden müssen, was
aufgrund der geringen Differenzdrehzahl und des entsprechend dem
zu übertragenden
Drehmoment geringen Schaltdruckes besonders störgrößenempfindlich und damit komfortkritisch ist.
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Mit dem Erreichen oder zumindest
annähernd
mit dem Erreichen des Synchronpunktes 2 des zweiten Gangs
G2 als neuen Zielgang wird die Turbinendrehzahl n_t auf das Drehzahl niveau
des neuen Gangs angehoben durch einen Schließvorgang des Anfahrschaltelementes,
derart, daß das
Anfahrschaltelement gerade wieder das anliegende Schubmoment übertragen
kann. Im dargestellten Beispiel wird hierzu eine Druckrampe p32
gestartet, die den Kupplungsdruck p_K von dem Öffnungsdruck p3 wieder auf
den Wartedruck p2 anhebt. Der Druckgradient bzw. die Zeitdauer t3-t2
der Druckrampe p32 ist vorzugsweise gangabhängig applizierbar, um einen
optimalen Schaltkomfort zu erzielen. Selbstverständlich kann der Druckaufbau
von p3 auf p2 auch über
eine applizierbare nichtlineare Filterfunktion erfolgen, die ebenfalls
gangabhängig
applizierbar sein kann. In einer anderen Ausgestaltung kann der
Druckaufbau von p3 auf p2 über
eine bekannte Turbinendrehzahl- bzw. Differenzdrehzahlregelung des
Anfahrschaltelementes erfolgen, beispielsweise über eine bereits vorhandene
Schließ-Regelung
der Standabkoppelungs-Funktion.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird
vorgeschlagen, daß der
Wartedruck p2 in Abhängigkeit des Öffnungsdruckes
p3 bzw. in Abhängigkeit
des Fülldruckes
des Schaltelementes, über
welches der Freilauf der Ausrollschaltung simuliert wird, vorgegeben
ist.
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Wie in 1 weiter
dargestellt, schließt
sich an die erste Ausrollschaltung vom dritten in den zweiten Gang
(G3->G2) eine zweite
Ausrollschaltung von dem zweiten in den ersten Gang (G2->G1) an. Der Schaltungsablauf
entspricht weitgehend dem zuvor beschriebenen Schaltungsablauf,
wobei t4 den Zeitpunkt des Schaltbefehls bezeichnet. Bei Vorliegen des
Schaltbefehls zum Zielgangwechsel G2->G1 wird der Kupplungsdruck p_K des Anfahrschaltelementes
von p2 auf p3 (im dargestellten Beispiel schlagartig) abgesenkt
und verbleibt bis zum Erreichen eines Synchronpunktes 1 des
ersten Gangs G1 auf diesem Druckniveau. Bei Erreichen des Synchronpunktes 1 des
ersten Gangs G1 zum Zeitpunkt t5 startet die Druckrampe p32, in
dem Verlauf bis zum Zeitpunkt t6 der Kupplungsdruck p_K auf p2 angehoben
wird. Aus dem vergleichweise eingezeichneten Turbinendrehzahlverlauf 4 ist
ersichtlich, daß der ohne
das erfindungsgemäße Verfahren
von einer Überschneidungsschaltung
zu schaltender Turbinendrehzahlsprung des Gangwechsels G2->G1 gegenüber dem
Gangwechsel G3->G2
nochmals verringert und damit noch komfortkritischer ist.
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In 1 nicht
weiter dargestellt ist der Anhaltezeitpunkt des Kraftfahrzeugs (Abtriebsdrehzahl n_ab
= null). Wird in der weiteren zeitlichen Abfolge der Ausrollvorgang
des Kraftfahrzeugs abgebrochen, beispielsweise durch ein Gasgeben
des Fahrers, wird das Druckniveau des Anfahrschaltelementes unverzüglich wieder
auf den Ausgangsdruck p1 erhöht,
um einen schlupffreien Betrieb des Anfahrschaltelementes sicherzustellen.
Bei Fahrzeugstillstand kann der Kupplungsdruck p_K des Anfahrschaltelementes
wieder auf das Druckniveau p1 gebracht werden, wenn keine Standabkoppelungs-Funktion
vorgesehen ist oder nicht aktiviert werden soll, oder aber auf den
adaptierbaren Fülldruck
des Anfahrschaltelementes, wenn bei Fahrzeugstillstand eine Standabkoppelungs-Funktion
aktiviert wird. Sollte getriebeseitig vorgesehen sein, daß in dem
Anfahrgang des Automatgetriebes bei Fahrzeugstillstand ohne aktive
Standabkoppelungs-Funktion ein anderes Druckniveau eingestellt wird
als das Ausgangsdruckniveau p1, wird der Wartedruck p2 selbstverständlich anstelle
auf p1 auf dieses Druckniveau angehoben.
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Sollte im Verlauf der Simulation
eines Freilaufs ein Funktionsausstieg erfolgen, beispielsweise infolge
eines Gasgebens durch den Fahrer, so kann zu Erhöhung des Fahrkomforts zeitgleich
zur Aufregelung des Kupplungsdruckes auf das entsprechende Druckniveau
außerhalb
von Schaltungen im aktuell geschalteten Gang ein spezieller applizierbarer Motoreingriff
vorgesehen sein, um das von dem Anfahrschaltelement zu übertragende
Drehmoment zu beeinflussen (in der Regel zu reduzieren, in Sonderfällen aber
auch anzuheben) und/oder den Drehmomentenaufbau zu verzögern oder
zu dämpfen.
Die Aufregelung des Kupplungsdruckes selber auf das erforderliche
Druckniveau des aktuell geschalteten Gangs kann beispielsweise als
Funktion des zu übertragenden
Drehmomentes und/oder der Motor- bzw. Turbinendrehzahl und/oder
der Abtriebsdrehzahl und/oder der relativen Drosselklappen- bzw. Fahrpedalwinkeländerung
und/oder dem Drosselklappen- bzw.
Fahrpedalwinkelgradienten und/oder der Getriebetemperatur erfolgen.
Eine Aufregelung des Kupplungsdruckes aus dem Wartedruck p2 heraus erfolgt
vorzugsweise schlagartig, da das Anfahrschaltelement noch kraftschlüssig war.
Eine Aufregelung des Kupplungsdruckes aus dem Öffnungdruck p3 heraus erfolgt
vorzugsweise komfortorientiert „weich".
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Selbstverständlich kann ein applizierbarer Motoreingriff
auch während
der „normalen" Aufregelung des
Kupplungsdruckes p_K von dem Öffnungsdruck
p3 auf den Wartedruck p2 vorgesehen sein.
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Anhand 2 wird
nun ein Ablauf einer erfindungsgemäßen Schubhochschaltung am Beispiel einer
Lastrücknahmeschaltung
vom dritten Gang G3 in den vierten Gang G4 beschrieben. Wie in 2 ersichtlich, wird das
Automatgetriebe bis zu einem Zeitpunkt t7 unter einem vorgegebenen Drosselklappenwinkel
DKI unter Last im Zugbetrieb betrieben, die Abtriebsdrehzahl n_ab
und auch die Turbinendrehzahl n_t steigen bis zum Zeitpunkt t7 an
und das Automatgetriebe befindet sich im dargestellten Beispiel im
dritten Gang G3. Zum Zeitpunkt t7 nimmt der Fahrer seine Lastvorgabe
zurück,
der Drosselklappenwinkel DKI bzw. Fahrpedalwinkel wird bis zum Zeitpunkt
t9 auf einen Wert null reduziert.
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Infolge einer Überschreitung einer Hochschaltkennlinie,
die üblicherweise
durch die Abtriebsdrehzahl n_ab und den Drosselklappenwinkel DKI definiert
ist, löst
das Getriebesteuergerät
zu einem Zeitpunkt t8 einen Schaltbefehl zur Hochschaltung von dem
dritten Gang G3 in den vierten Gang G4 aus. Zeitgleich mit diesem
Schaltbefehl G3->G4
sind im dargestellten Beispiel auch die schaltungstypspezifischen
Startbedingungen erreicht, welche die erfindungsgemäße Funktion
zur Simulation eines – mechanisch
nicht vorhandenen – Freilaufs
speziell für die
nun beginnende Lastrücknahmeschaltung
des Automatgetriebes. Derartige Startbedingungen speziell für Lastrücknahmeschaltungen
sind insbesondere ein Hochschaltbefehl des Automatgetriebes in Verbindung
mit einem Status „Zug-Schubwechsel
des Automatgetriebes",
ein Hochschaltbefehl des Automatgetriebes in Verbindung mit einem
Drosselklappenwinkel DKI und/oder einem Fahrpedalwinkel und/oder
einer Motorlast, ein Hochschaltbefehl des Automatgetriebes in Verbindung
mit einer relativen Änderung
des Drosselklappenwinkels DKI bzw. des Fahrpedalwinkels bzw. der
Motorlast, ein Hochschaltbefehl des Automatgetriebes in Verbindung
mit einem negativen Gradienten des Drosselklappenwinkels DKI bzw.
des Fahrpedalwinkels bzw. der Motorlast, ein Hochschaltbefehl des
Automatgetriebes in Verbindung mit einer betragsmäßigen Über schreitung
des negativen Gradienten des Drosselklappenwinkels DKI bzw. des
Fahrpedalwinkels bzw. der Motorlast übersteigt einen Schwellwert,
ein Status „Anfahrschaltelement
geschlossen", eine
Unterschreitung eines Schwellwertes der Abtriebsdrehzahl n_ab des
Automatgetriebes, sowie ein aktueller Gang des Automatgetriebes.
Der Hochschaltbefehl kann automatisch durch das Getriebesteuergerät erfolgen
oder manuell vom Fahrer über
die Gangwähleinrichtung vorgegeben
sein. Selbstverständlich
können
die einzelnen Bedingungen bzw. Parameter, über welche die Startbedingungen
für die
Simulation eines Freilaufs der Lastrücknahmeschaltung des Automatgetriebes
gebildet werden, mit logischem „UND" und/oder logischem „ODER" verknüpft sein.
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Gemäß der Erfindung wird der Kupplungsdruck
p_K des Anfahrschaltelementes zum Zeitpunkt t8, also mit dem Schaltbefehl
G3->G4 von seinem Ausgangsdruck
p1 (Druckniveau vor der Schaltung) auf einen definierten Öffnungsdruck
p3 abgesenkt, derart, daß das
Anfahrschaltelement (als beispielhaftes Schaltelement, über das
der Freilauf im Verlauf der Lastrücknahmeschaltung simuliert
wird) in einen definierten Schlupfbetrieb gebracht wird. Vorzugsweise
liegt das Druckniveau von p3 hierbei im Bereich knapp oberhalb des
Fülldrucks
des Anfahrschaltelementes, sodaß ein
Kolben einer hydraulischen Servoeinrichtung des Anfahrschaltelementes noch
an Lamellen des Anfahrschaltelementes anliegt und das Anfahrschaltelement
noch ein geringes definiertes Drehmoment übertragen kann. Die Druckabsenkung
des Kupplungsdruckes p_K von p1 auf p3 erfolgt vorzugsweise schlagartig,
kann aber auch über
eine applizierbare nichtlineare Filterfunktion gedämpft erfolgen.
Infolge der Druckabsenkung des Kupplungsdruckes p_K auf p3 fällt die
Turbinendrehzahl n_t schnell ab auf einen Wert im Bereich der Leerlaufdrehzahl
des Antriebsmotors. Der geringe zeitliche Versatz zwischen dem Gangwechselbefehl G3->G4 und der Reaktion
der Turbinendrehzahl n_t ist bedingt durch die obligatorischen Reaktionszeiten der
hydraulischen Steuerung und der Servoeinrichtungen der schaltungstypspezifisch
angesteuerten Schaltelemente. Wie aus dem zeitlichen Verlauf der Abtriebsdrehzahl
n_ab des Automatgetriebes ersichtlich, beginnt mit dem Beginn des
Turbinendrehzahlabfalls auch eine Verzögerung des Kraftfahrzeugs.
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Analog zu der zuvor beschriebenen
Simulation eines Freilauf bei Ausrollschaltungen wird in einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Simulation eines Freilauf bei Lastrücknahmenschaltungen
vorgeschlagen, daß der Öffnungsdruck
p3 aus einem im Rahmen einer Standabkoppelungs-Funktion adaptiv
ermittelter Fülldruck
des Anfahrschaltelementes gebildet wird, wobei diesem Fülldruck
ein applizierbarer Druckoffset überlagert
ist. Dieser Druckoffset ist beispielsweise in Abhängikeit
eines oder mehrerer der folgenden Parameter Schaltungsart, aktueller
Gang, zu übertragendes
Drehmoment, Drosselklappen- bzw. Fahrpedalwinkel, relative Drosselklappen-
bzw. Fahrpedalwinkeländerung,
Drosselklappen- bzw. Fahrpedalwinkelgradient,
Motor- bzw. Turbinendrehzahl, Abtriebsdrehzahl, Abtriebsdrehzahlgradient, Getriebetemperatur
vorgegeben. Der Druckoffset kann selbstverständlich auch adaptierbar sein.
In der Regel ist der Öffnungsdruck
p3 also immer etwas höher
als der Fülldruck
der Standabkoppelungs-Funktion, wodurch ein zu starker Einbruch
der Fahrzeugbeschleunigung zu Beginn der Lastrücknahmeschaltung vermieden
wird. Zweckmäßigerweise
hat der applizierbare Druckoffset selber keine Rückwirkung auf die normale Standabkoppelungsfunktion.
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In einer hinsichtlich dem Applikationsaufwand
vereinfachten Ausführung
kann der Öffnungsdruck
p3 das gleiche Druckniveau aufweisen wie ein im Rahmen einer Standabkoppelungs-Funktion
adaptiv ermittelter Fülldruck
des Anfahrschaltelementes, mit der Folge möglicher Komforteinbußen insbesondere
bei einem vorzeitigen Abbruch der Freilauf-Simulation, beispielsweise bei einem
Gasgeben des Fahrers während
der laufenden Schaltung.
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Zu einem Zeitpunkt t10 ist ein Synchronpunkt 3 des
vierten Ganges G4 erreicht. Die theoretische Synchrondrehzahl des
neuen Gangs kann in herkömmlicher
Weise beispielsweise aus der Abtriebsdrehzahl n_ab und dem bekannten
Gangsprung der Schaltung berechnet werden. Wie aus dem vergleichsweise
eingezeichneten Turbinendrehzahlverlauf 4 ersichtlich,
hätte die
Turbinendrehzahl n_t ohne das erfindungsgemäße Verfahren bis zu diesem
Zeitpunkt t10 durch die Überschneidungsschaltung
auf die neue Synchrondrehzahl eingeregelt werden müssen, was
aufgrund des Einflusses der rotatorischen Massenkräfte des
Antriebsmotors, der geringen Differenzdrehzahl und des geringen
zu übertragenden
Drehmomentes bekannterweise komfortkritisch ist.
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Mit dem Erreichen oder zumindest
annähernd
mit dem Erreichen des Synchronpunktes 3 des vierten Gangs
G4 als neuen Zielgang wird die Turbinendrehzahl n_t auf das Drehzahlniveau
des neuen Gangs angehoben durch einen in üblicher Weise durchgeführten gesteuerten
oder geregelten Schließvorgang
des Anfahrschaltelementes. Im dargestellten Beispielwird eine Druckrampe
p31 gestartet, die den Kupplungsdruck p_K von dem Öffnungsdruck
p3 wieder auf den Ausgangsdruck p1 anhebt. Der Druckgradient bzw.
die Zeitdauer t11-t10
der Druckrampe p31 ist vorzugsweise gangabhängig appli zierbar, um einen
optimalen Schaltkomfort zu erzielen. Selbstverständlich kann der Druckaufbau
von p3 auf p1 auch über
eine applizierbare nichtlineare Filterfunktion erfolgen, die ebenfalls
gangabhängig
applizierbar sein kann. In einer anderen Ausgestaltung kann der
Druckaufbau von p3 auf p1 über
eine bekannte Turbinendrehzahl- bzw. Differenzdrehzahlregelung des
Anfahrschaltelementes erfolgen, beispielsweise über eine bereits vorhandene Schließ-Regelung
der Standabkoppelungs-Funktion. Sollte getriebeseitig vorgesehen
sein, daß in
dem neuen Zielgang der Schubhochschaltung außerhalb von Schaltungen ein
anderes Druckniveau eingestellt wird als das Ausgangsdruckniveau
p1, wird der Druckaufbau selbstverständlich entsprechend modifiziert,
sodaß zum
Zeitpunkt t11 der erforderliche Druck außerhalb von Schaltungen im
neuen Zielgang erreicht ist.
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Sollte im Verlauf der Freilauf-Simulation
bei einer Lastrücknahmeschaltung
ein Funktionsausstieg erfolgen, so kann zu Erhöhung des Fahrkomforts zeitgleich
zur Aufregelung des Kupplungsdruckes auf das entsprechende Druckniveau
außerhalb von
Schaltungen im aktuell geschalteten Gang ein spezieller applizierbarer
Motoreingriff vorgesehen sein, um das von dem Anfahrschaltelement
zu übertragende
Drehmoment zu beeinflussen (in der Regel zu reduzieren) und/oder
den Drehmomentenaufbau zu verzögern
oder zu dämpfen.
Wie schon anhand der Ausrollschaltung beschrieben, kann die Aufregelung
des Kupplungsdruckes selber auf das erforderliche Druckniveau des
aktuell geschalteten Gangs als Funktion des zu übertragenden Drehmomentes und/oder
der Motor- bzw. Turbinendrehzahl und/oder der Abtriebsdrehzahl und/oder
der relativen Drosselklappen- bzw. Fahrpedalwinkeländerung
und/oder dem Drosselklappen- bzw. Fahrpedalwinkelgradienten und/oder
der Getriebetemperatur erfolgen.
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Selbstverständlich kann ein applizierbarer Motoreingriff
auch während
der „normalen" Aufregelung des
Kupplungsdruckes p_K von dem Öffnungsdruck
p3 auf den Ausgangsdruck p1 bzw. auf das getriebeseitig vorgegebene
Druckniveau außerhalb
von Schaltungen im neuen Zielgang vorgesehen sein.
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In einer Weiterbildung der Erfindung
wird vorgeschlagen, unterschiedliche Startbedingungen für automatisch
von dem Getriebesteuergerät
und manuell vom Fahrer angeforderte Schubschaltungen vorzusehen.
Ausgehend von der Überlegung,
daß der
Fahrer bei manueller Gangwahl auch nicht komfortkritische Schubschaltungen
vorgeben kann, die keiner Sonderbehandlung bedürfen, muß gemäß der Weiterbildung der Erfindung
sowohl bei manuell angeforderten Schubrückschaltungen als auch bei
manuell angeforderten Schubhochschaltungen eine vom aktuellen Gang
abhängige
Schwelle der Abtriebsdrehzahl des Automatgetriebes bzw. eine Schwelle
einer Fahrgeschwindigkeit unterschritten werden, um die erfindungsgemäße Freilauf-Simulation
zu starten. Mit dieser Startbedingung ist mindestens eine weitere
Bedingung über
ein logisches „UND" verknüpft, um
den zum manuell angeforderten Schaltungstyp zugeordneten Simulations-Algorithmus
zu starten. Zweckmäßigerweise
wird diese Abtriebsdrehzahl- bzw.
Fahrgeschwindigkeitsschwelle auf einen relativ kleinen Wert gesetzt,
wodurch das Schaltelement, über
dessen Schlupf der Freilauf der jeweiligen Schaltung simuliert wird,
weitestgehend geschont.
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- n_ab
- Abtriebsdrehzahl
- n_t
- Turbinendrehzahl
- p_K
- Kupplungsdruck
des Anfahrschaltelementes
- p1
- Ausgangsdruck
- p2
- Wartedruck
- p3
- Öffnungsdruck
- p21
- Druckrampe
von Wartedruck auf Ausgangsdruck
- p31
- Druckrampe
von Öffnungsdruck
auf Ausgangsdruck
- t
- Zeitachse
- t0
bis t11
- diskrete
Zeitpunkte
- DKI
- Drosselklappenwinkel,
Fahrpedalwinkel, Motorlast
- G
- Zielgang
- G1
- Gangkennung „erster
Gang"
- G2
- Gangkennung „zweiter
Gang"
- G3
- Gangkennung „dritter
Gang"
- G4
- Gangkennung „vierter
Gang"
- 1
- Synchronpunkt
des ersten Gangs
- 2
- Synchronpunkt
des zweiten Gangs
- 3
- Synchronpunkt
des dritten Gangs
- 4
- Turbinendrehzahlverlauf
nach dem Stand der Technik