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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer Mehrfachschaltung
eines automatischen Stufengetriebes eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Aus
der
DE 102 34 197
A1 ist ein Verfahren zur Durchführung einer Mehrfachschaltung
in Form einer Mehrfachherunterschaltung eines automatischen Stufengetriebes
in Form eines Planetenräder-Wechselgetriebes
eines Kraftfahrzeugs bekannt. Bei einer Einfachschaltung des Stufengetriebes
wird eine abschaltende Kupplung und/oder Bremse durch geeignete
Veränderung
von Betätigungsgrößen in Form
von hydraulischen Ansteuerdrücken
geöffnet und
eine zuschaltende Kupplung und/oder Bremse geschlossen. Die Mehrfachschaltung
ist aus zwei aufeinanderfolgenden Einfachschaltungen zusammengesetzt,
wobei die zweite Einfachschaltung startet, bevor die erste Einfachschaltung
vollständig
abgeschlossen ist.
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Bei
Anwendung des in der
DE
102 34 197 A1 beschriebenen Verfahrens ergibt sich beim Übergang
der ersten auf die zweite Einfachschaltung im Verlauf einer Drehzahl
einer Eingangswelle des Stufengetriebes, welche in der
DE 102 34 197 A1 als Turbinendrehzahl
bezeichnet wird, ein Bereich, in welchem sich die genannte Drehzahl
quasi nicht verändert.
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Demgegenüber ist
es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Durchführung einer
Mehrfachschaltung eines automatischen Stufengetriebes eines Kraftfahrzeugs
vorzuschlagen, mittels welchem schnelle und komfortable Mehrfachschaltungen
ermöglicht
werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe
mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß weist
das Verfahren eine Übergangsphase
auf, welche vor einem Erreichen eines Synchronpunktes der vorhergehenden
Einfachschaltung startet. Die Übergangsphase
hat beispielsweise eine Dauer zwischen 50 und 150 ms. Im Synchronpunkt
weist eine Drehzahl einer Eingangswelle des Stufengetriebes eine
Synchrondrehzahl auf, welche von einer Übersetzung des einzulegenden Gangs,
einer Übersetzung
eines Differenzialgetriebes, beispielsweise eines Hinterachsgetriebes,
und einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängig ist. Im Synchronpunkt
verfügt
die zuschaltende Kupplung oder Bremse über keinen Schlupf.
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Während der Übergangsphase
wird eine Betätigungsgröße für die abschaltende
Kupplung und/oder Bremse der vorhergehenden Einfachschaltung ohne
vorherige Erhöhung
auf einen minimalen wert, beispielsweise auf Null abgesenkt oder
falls die Kupplung und/oder Bremse in einer folgenden Einfachschaltung
wieder geschlossen wird, auf ein für das spätere Schließen passende Niveau eingestellt. Bei
einer Absenkung der Betätigungsgröße, welche beispielsweise
als ein hydraulischer Druck ausgeführt sein kann, wird die Kupplung
oder Bremse geöffnet
bzw. ein übertragbares
Drehmoment vermindert und bei einer Erhöhung der Betätigungsgröße wird
die Kupplung oder Bremse geschlossen bzw. ein übertragbares Drehmoment erhöht.
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Bei
einer Einfachschaltung wird üblicherweise
kurz vor Erreichen des Synchronpunktes die Betätigungsgröße der abschaltenden Kupplung
oder Bremse und damit das übertragbare
Drehmoment zuerst erhöht,
um damit einen harmonischen Verlauf der Drehzahl der Eingangswelle
des Stufengetriebes zu erreichen, und anschließend auf Null abgesenkt und
damit die Kupplung oder Bremse vollständig geöffnet. Ein Betrag eines Gradienten
der genannten Drehzahl wird damit zum Ende der Einfachschaltung hin
verringert. Somit werden zu große
Gradienten und ein Überschwingen
der genannten Drehzahl verhindert. Der Drehzahlverlauf wird „ausgerundet". Ohne diese Maßnahme kann
es am Ende einer Einfachschaltung zu unangenehm spürbaren Rucken
im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs kommen.
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Im
Fall einer aus mehreren Einfachschaltungen zusammengesetzten Mehrfachschaltung
führt eine
Verringerung des Gradienten der genannten Drehzahl bei jedem Abschluss
einer Einzelschaltung zu einem unharmonischen und unkomfortablen
Verlauf der genannten Drehzahl, da bei jedem Abschluss einer Einzelschaltung
die Drehzahl kurzzeitig annähernd
konstant bleibt und sich anschließend wieder stark ändert.
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Ein
erster Sonderfall bei einer Mehrfachschaltung ergibt sich, wenn
die in der vorhergehenden Einfachschaltung abschaltende Kupplung
oder Bremse in einer folgenden Einfachschaltung wieder geschlossen
wird. In diesem Fall wird die Betätigungsgröße nicht auf einen minimalen
Wert abgesenkt, sondern auf ein für das spätere Schließen passende Niveau eingestellt.
Die Betätigungsgröße bleibt
aber in jedem Fall auf einem so niedrigen Niveau, dass die Kupplung
oder Bremse kein oder nur ein sehr kleines Drehmoment übertragen kann
und sich damit der Gradient der Drehzahl der Eingangswelle quasi
nicht ändert.
Bei einer hydraulischen Betätigung
der Kupplungen und Bremsen bleibt die Kupplung oder Bremse gefüllt, so
dass bei einer späteren
Ansteuerung der Kupplung oder Bremse keine Totzeiten auftreten.
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Durch
die erfindungsgemäße Änderung
der Betätigungsgröße der abschaltenden
Kupplung oder Bremse wird das übertragbare
Drehmoment nicht erhöht,
womit der Betrag des Gradienten der genannten Drehzahl nahezu unverändert bleibt.
Damit ergibt sich über
die gesamte Mehrfachschaltung ein harmonischer Verlauf der Drehzahl
der Eingangswelle des Stufengetriebes. Dies führt zu einer sehr komfortablen
Schaltung.
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Zusätzlich verringert
sich gegenüber
dem bekannten Verfahren die benötigte
Zeit für
die Mehrfachschaltung, da der Betrag des Gradienten der genannten
Drehzahl nicht reduziert und anschließend wieder erhöht wird.
Eine für
die Mehrfachschaltung notwendige Änderung der Drehzahl der Eingangswelle
des Stufengetriebes ist damit in der minimal möglichen Zeit abgeschlossen.
Dies ist insbesondere bei Mehrfachrückschaltungen, also bei einer
Verkürzung
der Übersetzung
des Stufengetriebes, wichtig, da eine Mehrfachrückschaltung bei einer starken
Erhöhung
einer Leistungsanforderung eines Fahrzeugführers ausgelöst wird.
Die genannte Zeit ist für
die Spontaneität
des Kraftfahrzeugs und damit für
Einschätzung
des Fahrzeugführers
sehr wichtig.
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Im
ersten Sonderfall wird ein unnötiges
Verringern des Betätigungsgröße auf Null
und anschließendes
Erhöhen
der Betätigungsgröße vermieden. Jede
Erhöhung
der Betätigungsgröße erfordert
Energie, beispielsweise bei einer hydraulischen Ansteuerung zur
Erhöhung
eines Drucks. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein energiesparender Betrieb
des Stufengetriebes ermöglicht.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist beispielsweise bei Stufengetrieben mit hydraulischer, pneumatischer
oder elektromechanischer Betätigung der
Kupplungen und Bremsen einsetzbar.
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Eine
Anforderung einer Mehrfach- oder Einfachschaltung, eine sogenannte
Schaltanforderung, kann von einer Steuerungseinrichtung des Stufengetriebes
in Abhängigkeit
von Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs,
wie beispielsweise einer Stellung eines Fahrpedals und einer Fahrzeuggeschwindigkeit, oder
durch einen Fahrzeugführer
mittels einer geeigneten Eingabevorrichtung, beispielsweise einem Wählhebel,
ausgelöst
werden.
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In
Ausgestaltung der Erfindung wird in der Übergangsphase eine Betätigungsgröße für die zuschaltende
Kupplung und/oder Bremse der vorhergehenden Einfachschaltung auf
ein Halteniveau erhöht oder
falls die Kupplung und/oder Bremse in einer folgenden Einfachschaltung
wieder geöffnet
wird, auf ein für
das spätere Öffnen passende
Niveau eingestellt.
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Durch
die Erhöhung
der Betätigungsgröße auf das
Halteniveau, bei dem die Kupplung oder Bremse vollständig geschlossen
ist, wird der vorhergehende Gangwechsel während der Übergangsphase abgeschlossen.
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Ein
zweiter Sonderfall ergibt sich, wenn die in der vorhergehenden Einfachschaltung
zuschaltende Kupplung oder Bremse in einer folgenden Einfachschaltung
wieder geöffnet
wird. In diesem Fall wird die Betätigungsgröße nicht auf ein Halteniveau
erhöht,
sondern auf ein für
das spätere Öffnen passende
Niveau eingestellt. Die Betätigungsgröße bleibt
in jedem Fall auf einem so niedrigen Niveau, dass die Kupplung oder
Bremse kein oder nur ein sehr kleines Drehmoment übertragen
kann. Bei einer hydraulischen Betätigung der Kupplungen und Bremsen bleibt
die Kupplung oder Bremse gefüllt,
so dass bei einer späteren
Ansteuerung der Kupplung oder Bremse keine Totzeiten auftreten.
Eine unnötige
Erhöhung
der Betätigungsgröße wird
damit vermieden und so ein energiesparender Betrieb des Stufengetriebes
ermöglicht
In Ausgestaltung der Erfindung wird ein Startzeitpunkt der Übergangsphase
in Abhängigkeit
von einer Drehzahldifferenz zwischen der aktuellen Drehzahl der
Eingangswelle des Stufengetriebes und der Drehzahl der Eingangswelle
im Synchronpunkt der vorhergehenden Einfachschaltung bestimmt. Insbesondere
startet die Übergangsphase, wenn
die genannte Drehzahldifferenz kleiner als eine einstellbare Drehzahlschwelle
ist.
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Damit
beim Abschluss der vorhergehenden Einfachschaltung eine Änderung
des Gradienten der Drehzahl der Eingangswelle sicher vermieden wird, muss
die Übergangsphase
genau zu einem passenden Zeitpunkt starten. Der Zeitpunkt lässt sich
am genauesten in Abhängigkeit
von der genannten Drehzahldifferenz bestimmen und insbesondere durch
einen Vergleich der Drehzahldifferenz mit einer Drehzahlschwelle.
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Somit
kann gewährleistet
werden, dass die Übergangsphase
immer so startet, dass sich ein optimaler Verlauf der Drehzahl der
Eingangswelle und damit eine sehr komfortable und schnelle Schaltung ergibt.
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In
Ausgestaltung der Erfindung werden die Kupplungen und/oder Bremsen
des Stufengetriebes hydraulisch betätigt. Die Übergangsphase wird nur dann
startet, wenn die zuschaltende Kupplung und/oder Bremse der vorhergehenden
Einzelschaltung gefüllt
ist.
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Bevor
hydraulisch betätigte
Kupplungen oder Bremsen geschlossen werden können, müssen zuerst Druckräume innerhalb
der Kupplungen oder Bremsen mit einem Betriebsmedium, beispielsweise Getriebeöl, gefüllt werden.
Erst nach dieser sogenannten Füllung
kann der Druck in der Kupplung oder der Bremse gezielt erhöht, also
die Kupplung oder Bremse gezielt geschlossen werden. Für den korrekten
Ablauf der Übergangsphase
muss der Druck in der zuschaltenden Kupplung oder Bremse definiert erhöht werden.
Dies ist aber nur möglich,
wenn die Kupplung oder Bremse schon gefüllt ist.
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Durch
die Überprüfung der
Füllung
vor Start der Übergangsphase
wird ein korrekter Ablauf der Übergangsphase
und damit ein komfortabler und schneller Ablauf der Mehrfachschaltung
gewährleistet.
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In
Ausgestaltung der Erfindung erfolgt während der Übergangsphase die Veränderung
der Betätigungsgrößen der
Kupplungen und/oder Bremsen mittels einer Steuerung. Vor und/oder
nach der Übergangsphase
erfolgt die Veränderung
der Betätigungsgröße wenigstens
einer Kupplung und/oder Bremse insbesondere mittels einer Regelung,
bei welcher beispielsweise ein Verlauf eines Sollgradienten der
Drehzahl der Eingangswelle des Stufengetriebes eingeregelt wird.
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Durch
den Einsatz einer Steuerung während der Übergangsphase
kann ein stabiler Verlauf der Betätigungsgrößen gewährleistet werden. Beim einer Regelung
der Betätigungsgrößen während der Übergangsphase
wäre gleichzeitig
mehr als ein Regler aktiv.
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In
diesem Fall kann es zu Schwingungen in den Betätigungsgrößen kommen.
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Vor
und nach der Übergangsphase
kann mittels einer Regelung ein gewünschter Sollverlauf des Gradienten
der Drehzahl der Eingangswelle sehr genau eingestellt werden, was
eine sehr komfortable und schnelle Mehrfachschaltung ermöglicht.
In diesen Bereichen ist auch jeweils nur ein Regler aktiv, so dass
es nicht zu Stabilitätsproblemen
auf Grund eines parallelen Einsatzes von zwei Reglern kommen kann.
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In
Ausgestaltung der Erfindung wird eine Erweiterung der Mehrfachschaltung
oder einer Einfachschaltung um eine weitere Einfachschaltung zugelassen,
bis die Betätigungsgröße einer
abschaltenden Kupplung und/oder Bremse erhöht wird. Zum Abschluss der
Mehrfachschaltung wird, wie oben beschrieben, das übertragbare
Drehmoment der abschaltenden Kupplung oder Bremse erhöht, um damit
den Verlauf der Drehzahl der Eingangswelle des Stufengetriebes „auszurunden". Bis zum Beginn
dieses „Ausrundens" kann die Mehrfachschaltung
um eine weitere Einfachschaltung erweitert werden.
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Damit
kann lange nach Beginn einer Mehrfach- oder Einfachschaltung auf
eine weitere Schaltanforderung reagiert werden. Dies ermöglicht ein besonders
spontanes Verhalten des Stufengetriebes.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der
Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein Getriebeschema nach
Art eines Längsschnittes
eines Planetenräder-Wechselgetriebes,
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2 eine Tabelle für die in
den einzelnen Gängen
des Planetenräder-Wechselgetriebes
wirksamen Kupplungen und Bremsen,
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3a eine graphische Darstellung
von Betätigungsgrößen von
an einer Mehrfachschaltung beteiligten Kupplungen und Bremsen,
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3b eine graphische Darstellung
von Betätigungsgrößen in einem
ersten Sonderfall und
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3c eine graphische Darstellung
von Betätigungsgrößen in einem
zweiten Sonderfall.
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Gemäß 1 verfügt ein automatisches Stufengetriebe 14 über einen
hydrodynamischen Drehmomentwandler 23. Ein Pumpenrad 24 des Drehmomentwandlers
ist mit einer nicht dargestellten Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs
verbunden. Ausgangsseitig ist der Drehmomentwandler 23 über ein
Turbinenrad 25 mit einer Eingangswelle E drehfest verbunden.
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Ein
eingangsseitiges Planetenräder-Teilgetriebe
TE weist einen Planetenräder
PE drehbar lagernden Planetenträger
PTE auf. Mit den Planetenrädern
PE kämmt
ein äußeres Zentralrad
HE, welches eine drehfeste Verbindung zu einer Eingangswelle E aufweist.
Mit den Planetenrädern
kämmt ferner
ein inneres Zentralrad SE, welches mit einer ein- und ausrückbaren
reibschlüssigen
Bremse B1 und mit einer ein -und ausrückbaren Kupplung K1 verbunden ist.
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Auf
dem Planetenträger
PTE sind zusätzlich Neben-Planetenräder NPE
drehbar gelagert, welche sowohl mit den Planetenrädern PE
als auch mit einem äußeren Neben-Zentralrad
NHE kämmen,
das mit einer ein- und ausrückbaren
reibschlüssigen Bremse
BN verbunden ist.
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Ein
ausgangsseitiges Planetenräder-Teilgetriebe
TA weist einen Planetenräder
PA drehbar lagernden Planetenträger
PTA auf, welcher mit einer drehfesten Antriebsverbindung zu einer
Getriebeausgangswelle A versehen ist. Die Getriebeausgangswelle
A ist mittels einer nicht dargestellten Gelenkwelle mit einem nicht
dargestellten Hinterachsgetriebe drehfest verbunden. Das Hinterachsgetriebe überträgt auf bekannte
weise das abgegebene Drehmoment der Antriebsmaschine über nicht
dargestellte Seitenwellen auf nicht dargestellte, angetriebene Fahrzeugräder.
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Mit
den Planetenrädern
PA kämmt
ein äußeres Zentralrad
HA, welches durch eine ein- und ausrückbare reibschlüssige Kupplung
K2 mit der Eingangswelle E verbunden ist. Mit den Planetenrädern PA
kämmt ferner
ein inneres Zentralrad SA, welches mit einer ein- und ausrückbaren
Bremse B2 verbunden ist.
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Ein
Planetenräder-Umkehr-Teilgetriebe
TU weist einen Planetenräder
PU drehbar lagernden Planetenträger
PTU auf, welcher mit einer ein- und ausrückbaren reibschlüssigen Bremse
BR verbunden sowie mit einer drehfesten Antriebsverbindung VA zum äußeren Zentralrad
HA des ausgangsseitigen Teilgetriebes TA versehen ist. Mit den Planetenrädern PU
kämmt ein äußeres Zentralrad
HU, welches eine Antriebsverbindung VE mit dem Planetenträger PTE
des eingangsseitigen Teilgetriebes TE aufweist. Mit den Planetenrädern PU
kämmt ferner ein
inneres Zentralrad SU.
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Zwischen
den beiden inneren Zentralrädern SA
und SU ist eine Antriebsverbindung VUK vorgesehen, welche durch
Vermittlung einer ein- und ausrückbaren
reibschlüssigen
Kupplung K3 lösbar
ausgebildet ist.
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Im
1. Gang ist der Getriebezustand so, daß gemäß der Tabelle der 2 die Bremse B2 sowie die
Kupplung K3 geschlossen und dadurch die beiden Teilgetriebe TA und
TU in eine Standübersetzung mit
festgebremsten Reaktionsglied-Zentralräder SA und
SU – sowie
im Kraftfluss in Reihe geschaltet sind. Dies gilt zwar auch für das eingangsseitige
Teilgetriebe TE, jedoch ist bei diesem die Standübersetzung bei festgebremsten
Neben-Zentralrad NHE geschaltet, welche höher ist als diejenige bei festgebremsten
Zentralrad SE.
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Im
2. Gang sind gemäß der Tabelle
der 2 die Bremsen B1
und B2 sowie die Kupplung K3 geschlossen. Dadurch sind die drei
Teilgetriebe TE, TA und TU in eine jeweilige Standübersetzung mit
festgebremsten Reaktionsglied-Zentralrad
SE bzw. SA bzw. SU -und in bezug auf den Kraftfluss in Reihe geschaltet,
so dass sich die Gangübersetzung durch
multiplikative Verknüpfung
dieser Standübersetzungen
ergibt.
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Im
3. Gang ist das eingangsseitige Teilgetriebe TE durch die Kupplung
K1 in seine Teilübersetzung
1:1 und im Kraftfluss in Reihe zu den Teilgetrieben TA und TU geschaltet,
welche durch den geschlossenen Zustand der Bremse B2 und der Kupplung
K3 jeweils in ihre Standübersetzung
bei festgebremstem Reaktionsglied (Zentralrad SA bzw. SU) sowie
im Kraftfluss in Reihe zueinander geschaltet sind. Demzufolge ergibt
sich die Gangübersetzung
in diesem Fall aus der multiplikativen Verknüpfung der Standübersetzungen
der beiden Teilgetriebe TA und TU.
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Durch
den im 4. Gang jeweils geschlossenen Zustand der Kupplungen K1 und
K2 und der Bremse B2 gemäß der Tabelle
der 2 sind die Teilgetriebe TE
und TU in ihre jeweilige Übersetzung
1:1 und das ausgangsseitige Teilgetriebe TA in seine Standübersetzung
bei festgebremsten Reaktionsglied geschaltet, so daß sich die
Gangübersetzung
allein aus der Standübersetzung
des ausgangsseitigen Teilgetriebes TA ergibt.
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Aufgrund
der Tabelle der 2 sind
im 5. Gang die drei Kupplungen K1, K2 und K3 geschlossen, so dass
alle drei Teilgetriebe TE, TA und TU als gemeinsamer Block umlaufen,
mithin der 5. Gang als Direktgang ausgelegt ist.
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Nach
der Tabelle der 2 sind
im 6. Gang die Bremse B1 und die Kupplungen K2 und K3 geschlossen,
wodurch alle drei Teilgetriebe TE, TA und TU zu einem Koppelgetriebe
miteinander verbunden sind mit festgebremstem Zentralrad SE, welches
den Antrieb ins Schnelle der gekuppelten Zentralräder SA und
SU in höherem
Maße und
somit der Getriebeausgangswelle A in einem geringeren Maße gegenüber der
Eingangswelle E vermittelt.
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Nach
der Tabelle der 2 sind
im 7. Gang die Bremse BN und die Kupplungen K2 und K3 geschlossen,
so dass alle drei Teilgetriebe TE, TA und TU zu einem einzigen Koppelgetriebe
verbunden sind, bei welchem das festgebremste Neben-Zentralrad NHE den
Antrieb ins Schnelle in noch höherem Maße der drehfest
gekoppelten Zentralräder
SA und SU sowie in einem geringeren Maße der Getriebeausgangswelle
A jeweils gegenüber
der Eingangswelle E vermittelt.
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Die
weiteren Drehmomentpfade im Stufengetriebe 14 und damit
die Übersetzungen
des Stufengetriebes 14 ergeben sich aus der Tabelle der 2 und dem in 1 dargestellten konstruktiven
Aufbau des Stufengetriebes 14.
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Die
Kupplungen und Bremsen des Stufengetriebes 14 werden hydraulisch
betätigt.
Der für
die Betätigung
notwendige Druck wird von einer nicht dargestellten Pumpe erzeugt,
welche von der Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs angetrieben wird. Die
Ansteuerung der Kupplungen und Bremsen erfolgt durch eine nicht
dargestellte hydraulische Steuerung des Stufengetriebes 14.
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Bei
einer Einfachschaltung des Stufengetriebes 14 wird eine
abschaltende Kupplung oder Bremse geöffnet oder ausgerückt und
eine zuschaltende Kupplung oder Bremse geschlossen oder eingerückt. Beispielsweise
wird bei einer Schaltung vom 7. in den 6. Gang die Bremse BN geöffnet und
die Bremse B1 geschlossen. Beim Stufengetriebe 14 können bei
einer Einfachschaltung ein oder mehrere Gänge übersprungen werden. Beispielsweise
kann ausgehend vom 7. Gang durch Öffnen der Bremse BN und Schließen der
Kupplung K1 direkt in den 5. Gang oder ausgehend vom 6. Gang durch Öffnen der Kupplung
K2 und Schließen
der Bremse B2 direkt in den 2. Gang geschaltet werden.
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In
den 3a, 3b und 3c sind
Betätigungsgrößen von
an einer Mehrfachschaltung beteiligten Kupplungen und Bremsen graphisch
dargestellt. Da die Kupplungen und Bremsen im Stufengetriebe 14 hydraulisch
betätigt
werden, entsprechen die Betätigungsgrößen in den 3a, 3b und 3c hydraulischen Drücken an
den Kupplungen und Bremsen.
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Die
dargestellten Mehrfachschaltungen in Form von Mehrfach-Rückschaltungen setzen sich jeweils
aus zwei Einzelschaltungen, einer ersten vorhergehenden Einzelschaltung
und einer zweiten abschließenden
Einzelschaltung, zusammen.
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Auf
Abszissen 30a, 30b und 30c ist jeweils die
Zeit und auf Ordinaten 31a, 31b und 31c ist
jeweils ein Druck und eine Drehzahl aufgetragen.
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Die
Linien 32a, 32b und 32c stellen jeweils den
Druckverlauf der zuschaltenden Kupplung oder Bremse und die Linien 33a, 33b, 33c jeweils
den Druckverlauf der abschaltenden Kupplung oder Bremse der ersten
Einzelschaltung dar. Die Druckverläufe der an der ersten Einzelschaltung
beteiligten Kupplungen oder Bremsen sind mit durchgezogenen Linien
dargestellt.
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Die
Linien 34a, 34b und 34c stellen jeweils den
Druckverlauf der zuschaltenden Kupplung oder Bremse und die Linien 35a, 35b, 35c jeweils
den Druckverlauf der abschaltenden Kupplung oder Bremse der zweiten
Einzelschaltung dar. Die Druckverläufe der an der zweiten Einzelschaltung
beteiligten Kupplungen oder Bremsen sind mit gestrichelten Linien
dargestellt.
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Die
strichpunktierten Linien 36a, 36b und 36c stellen
jeweils den Verlauf der Drehzahl der Eingangswelle E des Stufengetriebes 14 dar.
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In 3a ist eine Mehrfachschaltung
dargestellt, bei welcher 4 Kupplungen und/oder Bremsen beteiligt
sind. Dies kann beispielsweise eine Schaltung vom 6. in den 4. Gang
sein. Dabei wird in der ersten Einzelschaltung (vom 6. in den 5.
Gang) die Bremse B1 geöffnet
(Linie 33a) und die Kupplung K1 geschlossen (Linie 32a).
In der zweiten Einzelschaltung (vom 5. in den 4. Gang) wird die
Kupplung K3 geöffnet
(Linie 35a) und die Bremse B2 geschlossen (Linie 34a).
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Die
erste Einzelschaltung und damit auch die Mehrfachschaltung startet
zum Zeitpunkt 37a, an welchem sich die Drücke an der
zuschaltenden und abschaltenden Kupplung oder Bremse beginnen zu ändern. Der
Druck an der zuschaltenden Kupplung oder Bremse wird kurzzeitig
angehoben, um danach wieder reduziert zu werden. Mit diesem Druckverlauf wird
eine schnelle Füllung
der zuschaltenden Kupplung oder Bremse erreicht. Nach dieser Schnellfüllung wird
der Druck auf einen Wert erhöht,
bei dem noch kein Drehmoment übertragen
wird. wenn dieser wert erreicht ist, ist die Füllung der zuschaltenden Kupplung
oder Bremse abgeschlossen. Der Druck an der abschaltenden Kupplung
oder Bremse wird über zwei
Rampen und eine konstante Zwischenstufe auf ein Mindestniveau verringert,
bei dem die Kupplung oder Bremse kein oder nur ein sehr geringes
Drehmoment übertragen
kann, die Kupplung oder Bremse aber noch gefüllt bleibt. Der Druck der abschaltenden Kupplung
oder Bremse wird von einem Regler, welcher in einer elektronischen
Steuerungseinrichtung des Stufengetriebes enthalten ist, eingestellt.
Der Regler regelt einen abgespeicherten Soll-Gradienten der Drehzahl
der Eingangswelle E des Stufengetriebes (Linie 36a) ein.
Der Gradient der Drehzahl der Eingangswelle E wird aus der gemessenen
Drehzahl durch zeitliche Ableitung bestimmt.
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Die
Drehzahl der Eingangswelle E ändert sich
zu Beginn der ersten Einfachschaltung nur sehr langsam. Erst wenn
der Druck der abschaltenden Kupplung das Mindestniveau erreicht
hat, die Eingangswelle E also von den angetriebenen Fahrzeugrädern getrennt
ist, beginnt die Drehzahl stark anzusteigen.
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Noch
bevor die abschaltende Kupplung oder Bremse der ersten Einfachschaltung
das Mindestniveau erreicht hat, startet zum Zeitpunkt 38a die
zweite Einfachschaltung. Die zweite Einfachschaltung startet also
bevor die erste Einfachschaltung vollständig abgeschlossen ist.
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Die
Verläufe
der Drücke
der zu- und abschaltenden Kupplungen oder Bremsen der zweiten Einzelschaltung
sind zu Beginn vergleichbar mit den Verläufen der ersten Einzelschaltung.
Unterschiedlich sind lediglich die Werte, auf denen die Drücke kurzfristig
konstant gehalten werden. Die Vergleichbarkeit endet mit dem Beginn
der Übergangsphase zum
Zeitpunkt 39a.
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Der
Startzeitpunkt (Zeitpunkt 39a) der Übergangsphase wird von der
elektronischen Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit von einer Drehzahldifferenz
zwischen der Drehzahl der Eingangswelle E und der Drehzahl der Eingangswelle
E im Synchronpunkt, der sogenannten Synchrondrehzahl 40a,
der ersten Einfachschaltung berechnet. Die elektronische Steuerungseinrichtung
berechnet die genannte Synchrondrehzahl 40a aus einer gemessenen
Drehzahl der Getriebeausgangswelle A und der Übersetzung des Stufengetriebes
nach der ersten Einfachschaltung. Die Übergangsphase wird gestartet,
wenn die genannte Drehzahldifferenz kleiner als eine in der elektronischen
Steuerungseinrichtung gespeicherte Drehzahlschwelle ist. Die Übergangsphase
wird nur gestartet, wenn die zuschaltende Kupplung oder Bremse der
ersten Einfachschaltung gefüllt
und die zweite Einfachschaltung gestartet ist. Die Dauer der Übergangsphase
und damit der Endzeitpunkt 41a wird von der elektronischen
Steuerungseinrichtung festgelegt.
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In
der Übergangsphase
wird der Druck der abschaltenden Kupplung oder Bremse der ersten Einfachschaltung
ohne eine vorhergehende Erhöhung über eine
Rampe auf Null reduziert und damit die Kupplung oder Bremse vollständig geöffnet. Der Druck
der zuschaltenden Kupplung oder Bremse der ersten Einfachschaltung
wird über
eine Rampe auf ein Halteniveau erhöht und dort gehalten. Die erste Einfachschaltung
ist damit abgeschlossen.
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Die
Drücke
der Kupplungen oder Bremsen der zweiten Einfachschaltung werden
während
der Übergangsphase über Rampen
auf Werte eingestellt, welche sie bei einer einzeln ablaufenden
Einfachschaltung zum Endzeitpunkt 41a auch haben würden. Diese
Werte werden von der elektronischen Steuerungseinrichtung ausgehend
vom Beginn der zweiten Einfachschaltung berechnet.
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Die
Drücke
aller beteiligten Kupplungen oder Bremsen werden mittels einer Steuerung
eingestellt, welche in der elektronischen Steuerungseinrichtung enthalten
ist. Die genannten Rampen werden von der Steuerungseinrichtung berechnet
und die Drücke
in Abhängigkeit
davon zeitabhängig
eingestellt.
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Dadurch,
dass der Druck an der abschaltenden Kupplung der ersten Einfachschaltung
vor der Reduzierung auf Null nicht vorher erhöht wurde, ändert sich der Gradient der
Drehzahl der Eingangswelle E während
der Übergangsphase,
also während des
Abschlusses der ersten Einfachschaltung nicht. Der Gradient bleibt
unverändert
hoch.
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Nach
Abschluss der Übergangsphase
wird die zweite Einfachschaltung abgeschlossen. Die Verläufe der
Drücke
unterscheiden sich nicht von einer einzeln ausgeführten Einfachschaltung.
Der Druck der abschaltenden Kupplung oder Bremse wird noch eine
Zeit konstant gehalten, um anschließend zum Zeitpunkt 42a,
rechtzeitig vor Erreichen des Synchronpunktes der zweiten Einzelschaltung über eine Rampe
erhöht
zu werden. Nachdem der erhöhte Druck
eine Zeitspanne lang gehalten wurde, wird der Druck auf Null reduziert.
Gleichzeitig mit der Reduktion des Drucks an der abschaltenden Kupplung
oder Bremse wird der Druck an der zuschaltenden Kupplung oder Bremse
ebenfalls über
zwei Rampen mit unterschiedlicher Steigung bis auf ein Halteniveau erhöht. Der
Gradient der Drehzahl der Eingangswelle E nimmt bei dieser sogenannten Überschneidung
ab. Der Verlauf der Drehzahl am Ende der Mehrfachschaltung wird „ausgerundet". Mit Erreichen des
Halteniveaus des Drucks an der zuschaltenden Kupplung oder Bremse
ist die zweite Einfach- und
damit auch die Mehrfachschaltung abgeschlossen.
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Der
Druck der abschaltenden Kupplung oder Bremse wird ebenfalls wieder,
wie vor der Übergangsphase,
von einem Regler eingestellt.
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Falls
bis zum Zeitpunkt 42a, bei welchem der Druck der zuschaltenden
Kupplung oder Bremse der zweiten Einfachschaltung erhöht wird,
eine zusätzliche
Schaltanforderung vorliegt, wird an die zweite Einfachschaltung
eine dritte Einfachschaltung angehängt. Dazu wird die beschriebene
Erhöhung
des Drucks unterdrückt
und eine zweite Übergangsphase eingeleitet.
Der Ablauf der zweiten Übergangsphase und
der dritten Einfachschaltung ist entsprechend dem beschriebenen
Ablauf der ersten Übergangsphase
und der zweiten Einfachschaltung.
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In 3b ist ein erster Sonderfall
einer Mehrfachschaltung dargestellt, bei welcher nur 3 Kupplungen
und/oder Bremsen beteiligt sind. Die abschaltende Kupplung oder
Bremse in der ersten Einzelschaltung entspricht dabei der zuschaltenden Kupplung
oder Bremse der zweiten Einzelschaltung. Dies kann beispielsweise
eine Schaltung vom 5. in den 3. Gang sein. Dabei wird in der ersten
Einzelschaltung (vom 5. in den 4. Gang) die Kupplung K3 geöffnet und
in der zweiten Einzelschaltung (vom 4. in den 3. Gang) wieder geschlossen
(Linie 33b, 34b). Außerdem wird in der ersten Einzelschaltung
die Bremse B2 geschlossen (Linie 32b) und in der zweiten
Einzelschaltung die Kupplung K2 geöffnet (Linie 35b).
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Der
Ablauf der Mehrfachschaltung unterscheidet sich nur sehr wenig vom
Ablauf der Mehrfachschaltung in 3a.
Aus diesem Grund werden nur die Unterschiede beschrieben.
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Der
Unterschied liegt lediglich darin, dass der Druck an der abschaltenden
Kupplung oder Bremse der ersten Einzelschaltung während der Übergangsphase
nicht auf Null abgesenkt wird. Der Druck wird auf einer Rampe auf
einen Wert gesetzt, der dem Wert des Drucks der zuschaltenden Kupplung
oder Bremse der zweiten Einzelschaltung am Ende der Übergangsphase
bei einer Mehrfachschaltung mit 4 beteiligten Kupplungen oder Bremsen
entspricht.
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Außerdem entfällt die
Füllung
der zuschaltenden Kupplung oder Bremse der zweiten Einzelschaltung,
da die Kupplung oder Bremse ja zu Beginn der zweiten Einzelschaltung
schon geschlossen ist.
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In 3c ist ein zweiter Sonderfall
einer Mehrfachschaltung dargestellt, bei welcher nur 3 Kupplungen
und/oder Bremsen beteiligt sind. Die zuschaltende Kupplung oder
Bremse in der ersten Einzelschaltung entspricht dabei der abschaltenden Kupplung
oder Bremse der zweiten Einzelschaltung. Dies kann beispielsweise
eine Schaltung vom 7. in den 5. Gang sein. Dabei wird in der ersten
Einzelschaltung (vom 7. in den 6. Gang) die Bremse B1 geschlossen
und in der zweiten Einzelschaltung (vom 6. in den 5. Gang) wieder
geöffnet
(Linie 32c, 35c). Außerdem wird in der ersten Einzelschaltung
die Bremse BN geöffnet
(Linie 33c) und in der zweiten Einzelschaltung die Kupplung
K1 geschlossen (Linie 34c).
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Der
Ablauf der Mehrfachschaltung unterscheidet sich nur sehr wenig vom
Ablauf der Mehrfachschaltung in 3a.
Aus diesem Grund werden nur die Unterschiede beschrieben.
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Der
Unterschied liegt lediglich darin, dass der Druck an der zuschaltenden
Kupplung oder Bremse der ersten Einzelschaltung während der Übergangsphase
nicht über
eine Rampe auf ein Halteniveau erhöht und dort gehalten wird.
Der Druck wird auf einer Rampe auf einen Wert gesetzt, der dem Wert
des Drucks der abschaltenden Kupplung oder Bremse der zweiten Einzelschaltung
am Ende der Übergangsphase
bei einer Mehrfachschaltung mit 4 beteiligten Kupplungen oder Bremsen
entspricht.
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Da
die abschaltende Kupplung oder Bremse der zweiten Einzelschaltung
zu Beginn der zweiten Einzelschaltung nicht geschlossen ist, entfällt die
Reduzierung des Drucks bis zum Beginn der Übergangsphase.