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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Schaltungen eines
Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges, vzw. eines automatischen
Doppelkupplungsgetriebes, wobei das Doppelkupplungsgetriebe eine
erste Eingangswelle mit einer Mehrzahl von Gangstufen, vzw. der
ungeraden Gangstufen, und eine zweite Eingangswelle mit einer Mehrzahl
von Gangstufen, vzw. der geraden Gangstufen aufweist, wobei der
ersten Eingangswelle eine erste Kupplung und der zweiten Eingangswelle
eine zweite Kupplung zugeordnet ist, wobei die entsprechenden Soll-Schaltpunkte,
insbesondere für
einen vom Fahrer wahrnehmbaren Gangwechsel über entsprechende in einem
Steuergerät
abgespeicherte Kennlinien in Abhängigkeit
der Motordrehzahl bestimmt bzw. festgelegt sind, und wobei eine
Schaltung unter Berücksichtigung
einer Vorhaltezeit eingeleitet wird und die Vorhaltezeit zuvor festgelegt
ist und/oder bestimmt wird.
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Im
Stand der Technik wird bei der Steuerung der Schaltungen eines automatischen
Getriebes versucht bei entsprechenden Schaltungen die zuvor festgelegten
Soll-Schaltpunkte auch einzuhalten. Diese Soll-Schaltpunkte sind
für die
jeweiligen Gangstufenwechsel im Allgemeinen festgelegt durch in
einem Steuergerät
abgespeicherte Kennlinien. Hierdurch wird eine Abhängigkeit
zwischen den Soll-Schaltpunkten und der Motordrehzahl bzw. dem Motordrehmoment
vorgegeben. So soll das Fahrzeug immer bei einem bestimmten Soll-Schaltpunkt, der
für den
Fahrer insbesondere durch eine Motordrehzahländerung wahrnehmbar ist, bei
einem bestimmten Gangstufenwechsel schalten. Da die Schaltung im
wesentlichen aus einer sequentiellen Aneinanderreihung von verschiedenen
Aktuatorphasen und/oder Arbeitsphasen, wie bspw. den Schritten: „a) den
neuen Gang einlegen, b) die freie Kupplung anlegen (bei einem Doppelkupplungsgetriebe), c)
die Überschneidung
der beiden Kupplungen (bei einem Doppelkupplungsgetriebe) realisieren,
sowie d) Lösen
der zuvor geschlossenen Kupplung",
besteht, wird die jeweilige Schaltung vzw. immer mit einer bestimmten
Vorhaltezeit eingeleitet, damit der Soll-Schaltpunkt, also der Zeitpunkt,
wo für
den Fahrer der „neue
Eingriff wahrnehmbar ist auch entsprechend getroffen wird. Anders
ausgedrückt,
es besteht im Allgemeinen der Wunsch, eine Schaltung bei einem exakt
in den Schaltkennfeldern festgelegten Motordrehzahlpunkt durchzuführen. Dies
kann vom Fahrer teilweise auch überprüft werden,
bspw. bei einer so genannten Volllastbeschleunigung.
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Für das bekannte
Doppelkupplungsgetriebe dürfen
nunmehr vorab die bisher bekannten üblichen Schaltabläufe anhand
der 1a bis 1c zunächst näher erläutert werden:
Das Doppelkupplungsgetriebe
weist zwei Eingangswellen, nämlich
eine erste Eingangswelle und eine zweite Eingangswelle auf, wobei
auf der ersten Eingangswelle vzw. die Zahnräder für die ungeraden Gangstufen
und auf der zweiten Eingangswelle vzw. die Zahnräder für die geraden Gangstufen angeordnet
sind. Jeder Eingangswelle ist eine entsprechende separate Kupplung
zugeordnet. So ist der ersten Eingangswelle eine erste Kupplung
und der zweiten Eingangswelle eine zweite Kupplung zugeordnet. Auch für die im
Folgenden verwendeten Begriffe dürfen nunmehr
vorab sprachliche Erläuterungen
bzw. Definitionen bereits an dieser Stelle gegeben werden. So weist
das Doppelkupplungsgetriebe im normalen Fahrbetrieb vzw. eine so
genannte „freie
Eingangswelle" und
damit auch eine so genannte „freie
Kupplung" auf, das
ist im allgemeinen die Eingangswelle, die in dem jeweiligen Zeitpunkt
eben nicht mit der Motorwelle über
die entsprechende dieser Eingangswelle zugeordnete Kupplung verbunden
ist. Das Drehmoment auf die Antriebsräder wird daher beim Doppelkupplungsgetriebe
zunächst über die
Motorwelle und über
eine geschlossene Kupplung auf eine der beiden Eingangswellen übertragen
und von hier aus im Endeffekt über
die Getriebeausgangswelle auf die Antriebsräder des Fahrzeuges. In einem
normalen Fahrzustand überträgt daher
nur eine der beiden Eingangswellen das Drehmoment während die andere
Eingangswelle „frei
laufen" kann. Bei
einem Gangwechsel wird nun eine entsprechende Gangstufe auf der
freien Eingangswelle eingelegt und dann das Drehmoment auf die zuvor
freilaufende Eingangswelle mit Hilfe einer Überschneidungssteuerung der
beiden Kupplungen übertragen.
Hierzu wird die freie Kupplung zuvor entsprechend angelegt, dann
geschlossen und die andere ursprünglich
geschlossene Kupplung geöffnet.
Anders ausgedrückt, die
Drehmomentübergabe
von der einen auf die andere Eingangswelle wird vzw. über eine
entsprechende Überschneidung
der beiden Kupplungen realisiert, wobei die Drehzahl auch vzw. separat übergeben
werden kann, so dass der Fahrer des Fahrzeuges bspw. einen Gangwechsel
erst merkt, wenn die Drehzahlübergabe
von der gehenden auf die sich schließende Kupplung realisiert wird.
Bei einem Doppelkupplungsgetriebe gibt es eine Vielzahl von unterschiedlichen
Schaltungsmöglichkeiten,
insbesondere auch unter Berücksichtigung
der unterschiedlich möglichen „Fahr-Modi", insbesondere eines
D-ECO- und/oder
Sport-Modus.
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Die 1a bis 1c zeigen nun den sequentiellen Ablauf
nach dem Einleiten einer Schaltung bei einem Doppelkupplungsgetriebe.
So zeigt 1a, dass hier
die Vorhaltezeit so bemessen ist, dass innerhalb der Vorhaltezeit
die jeweilige Gangstufe auf der freien Getriebeeingangswelle eingelegt
wird, dann die freie Kupplung angelegt wird und hiernach die Überschneidung,
also die entsprechende Ansteuerung der beiden Kupplungen erfolgt,
wobei schließlich
die gehende Kupplung dann vollständig
gelöst wird.
Die hiermit senkrechten Strichen markierten Bereiche sollen die
bestehenden möglichen "Unsicherheiten" verdeutlichen. So
ist bspw. bei der 1a dargestellt
eine Hochschaltung HS, wobei die Zeitdauer für den Vorgang des „Gangeinlegens" nicht genau definiert
ist, was an den „senkrechten
Strichen" zu erkennen
ist. Die Zeitdauer hierfür
ist u.a. abhängig
von der spezifischen Gangstufe die eingelegt werden soll, von der
Ansteuerungsdauer und Betätigungsdauer
der hier verwendeten hydraulischen Aktuatoren, sowie unter Umständen auch
von der Länge
der Steuerleitungen und des hier verwendeten hydraulischen Systems. Ähnlich zeigt
die 1b für eine Hochschaltung
HS in einem anderen Fahrmodus die ähnlich sequentielle Abfolge
der einzelnen Schritte wie in 1a.
Lediglich die Zeitdauer für
das Anlegen der freien Kupplung und die Zeitdauer für die Überschneidungsschaltung
einschließlich
der Öffnungszeit
der gehenden Kupplung ist hier wesentlich kürzer dargestellt. Schließlich zeigt
die 1c für den Anfahrvorgang
ebenfalls für
eine Hochschaltung HS die entsprechend dargestellten einzelnen Schritte,
die die Vorhaltezeit definieren bzw. festlegen können.
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Aus
den obigen Erläuterungen
und den Darstellungen der 1a bis 1c wird deutlich, dass die Vorhaltezeit,
die für
den Zeitpunkt des Einleitens einer Schaltung entscheidend ist, nicht
genau festgelegt werden kann, insbesondere weil bspw. die Zeitdauer
für das
Einlegen der neuen Gangstufe auf der freien Eingangswelle nicht
exakt bestimmbar und auch unterschiedlich sein kann. Folglich kann
der Soll-Schaltpunkt auch nicht immer genau „getroffen" werden, d.h. das Fahrzeug schaltet
bspw. bei einer Hochschaltung von der vierten in die fünfte Gangstufe
einmal bei 5700 Umdrehungen/Minute und ein anderes Mal bei 5500
Umdrehungen/Minute. Das empfindet der Fahrer als unangenehm, so
dass – im
Endeffekt = der Fahrkomfort nicht optimal ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte
Verfahren derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der Fahrkomfort
erhöht
ist, insbesondere das Fahrzeug möglichst
exakt in den entsprechend festgelegten Soll-Schaltpunkten bei den
entsprechenden Gangwechseln schaltet und für den Fahrer dies entsprechend
wahrnehmbar ist, so dass der Fahrkomfort erhöht ist.
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Die
zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun zunächst dadurch gelöst, dass
vor der Bestimmung der Vorhaltezeit zunächst der Sollgang auf der freien
Getriebeeingangswelle eingelegt wird, dass dann die für das Anlegen
der freien Kupplung notwendige Soll-Zeit bestimmt wird, dass die
für die
Drehmomentübergabe
zwischen den Kupplungen notwendige Soll-Überschneidungszeit bestimmt
wird, dass die für
das Lösen
der geschlossenen Kupplung notwendige Soll-Öffnungszeit bestimmt wird,
und dass dann die Vorhaltezeit als Summe der zuvor ermittelten Soll-Zeit
(Soll-Anlegezeit), der Soll-Überschneidungszeit
und der Soll-Öffnungszeit
berechnet wird. Weiterhin ist die zuvor aufgezeigte Aufgabe nun
dadurch gelöst,
dass zunächst
die Soll-Einlegungszeit für
die Einlegung des Sollganges auf der freien Getriebeeingangswelle
bestimmt wird, dass die für
das Anlegen der freien Kupplung notwendige Soll-Zeit bestimmt wird,
dass die für
die Drehmomentübergabe
zwischen den Kupplungen notwendige Soll-Überschneidungszeit bestimmt
wird und dass die für
das Lösen
der geschlossenen Kupplung notwendige Soll-Öffnungszeit bestimmt wird,
und dass dann hiernach die Vorhaltezeit als Summe der zuvor ermittelten
Soll-Einlegungszeit; der Soll-Zeit, der Soll-Überschneidungszeit und der
Soll-Öffnungszeit
berechnet wird.
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Schließlich ist
die zuvor aufgezeigte Aufgabe nun dadurch gelöst, dass zunächst die
Soll-Einlegungszeit für
die Einlegung des Sollganges auf der freien Getriebeeingangswelle
bestimmt wird, dass die für
das Anlegen der freien Kupplung notwendige Soll-Zeit bestimmt wird,
dass die für
die Drehmomentübergabe
zwischen den Kupplungen notwendige Soll-Überschneidungszeit bestimmt
wird und dass die für
das Lösen
der geschlossenen Kupplung notwendige Soll-Öffnungszeit bestimmt wird,
dass dann hiernach die Vorhaltezeit als Summe der zuvor ermittelten
Soll-Einlegungszeit, der Soll-Zeit, der Soll-Überschneidungszeit, der Soll-Öffnungszeit
und einer zusätzlichen
Sicherheitszeit berechnet wird.
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Im
Ergebnis werden nunmehr drei nebengeordnete Lösungsansätze zur Lösung der zuvor aufgezeigten
Aufgabe vorgeschlagen, die im Folgenden ausführlicher erläutert werden
dürfen.
Das Grundprinzip der Erfindung geht jedoch dahin, einerseits Unsicherheitsfaktoren
zu eliminieren und die Vorhaltezeit möglichst nur aus den einzelnen
Komponenten zu bestimmten, die wiederum selbst möglichst sicher bestimmbar sind.
Damit kann im Endeffekt die Vorhaltezeit möglichst genau bestimmt werden,
so dass die Schaltung unter Berücksichtigung
der dann vorab erfindungsgemäß berechneten
Vorhaltezeit auch eingeleitet werden kann, so dass der Soll-Schaltpunkt auch
exakt getroffen werden kann und die eingangs beschriebenen Nachteile
vermieden sind.
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Es
gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das
erfindungsgemäße Verfahren
in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden.
Hierfür
darf zunächst
an dieser Stelle auf den Patentanspruch 1 bzw. auf die Patentansprüche 4 und
5 und die diesen Ansprüchen
nachgeordneten Patentansprüche
verwiesen werden. Im Einzelnen sollen nunmehr die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der folgenden Zeichnung und der dazugehörenden Beschreibung
näher erläutert werden. In
der Zeichnung zeigt
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1a bis 1c,
das grundsätzliche
bisher bekannte Prinzip zur Einleitung einer entsprechenden Schaltung,
bei einem Doppelkupplungsgetriebe, insbesondere die Anwendung einer
festgelegten Vorhaltezeit unter Berücksichtigung der bei einer Schaltung
ablaufenden Verfahrensschritte in schematischer Darstellung,
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2 in
schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3 in
schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens,
und
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4 in
schematischer Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
Das erfindungsgemäße Verfahren
wird im Folgenden anhand mehrerer in den 2 bis 4 dargestellter
Schaltungsabläufe
näher erläutert.
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Bei
dem Verfahren zur Steuerung der Schaltungen des Doppelkupplungsgetriebes
sind die hierfür
notwendigen Steuerungs- und/oder Regelsysteme vorhanden, insbesondere
weist das nicht näher dargestellte
Doppelkupplungsgetriebe ein Steuergerät auf, das auf elektronischer
und/oder elektrischer Basis realisiert ist und vzw. einen Mikroprozessor aufweist. Über. entsprechend
vorhandene Sensoren, insbesondere auch Drehzahlsensoren, werden
dann diesem Steuergerät
die aktuellen Raddrehzahlen, die aktuelle Drehzahl der jeweiligen
Eingangswelle sowie der Motorwelle gemeldet. Ebenfalls kennt das Steuergerät die Daten
der aktuellen Fahrpedalstellung und/oder Bremspedalstellung sowie
vzw. über entsprechenden
Neigungswinkelsensoren den entsprechenden aktuellen Neigungswinkel
der Straße (Berg-
und/oder Talfahrt).
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Mit
Hilfe des Getriebesteuergerätes
sind für den
Fahrer auch unterschiedliche Fahrmodi auswählbar, insbesondere der übliche D-Modus
wie auch ein ECO- bzw. ein Sport-Modus wählbar, in dem das Doppelkupplungsgetriebe
betrieben werden soll. Für
die einzelnen unterschiedlichen Fahrmodi sind entsprechende Schaltkennlinien
in so genannten Schaltkennfeldern innerhalb des Steuergerätes abgespeichert.
Für die
einzelnen Fahrmodi und die innerhalb dieser Fahrmodi entsprechend
möglichen Gangwechsel
sind daher die Soll-Schaltpunkte abgespeichert, also vzw. für die jeweiligen
möglichen Gangwechsel
entsprechenden Soll-Schaltpunkte auch in Abhängigkeit der jeweiligen Motordrehzahl abgelegt.
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Wie
eingangs bereits erläutert
wird nun über ein
erfindungsgemäßes Verfahren
die jeweilige Vorhaltezeit für
einen bestimmten Gangwechsel ermittelt. Grundsätzlich gilt, je genauer die
Vorhaltezeit ermittelbar ist, desto genauer kann der Soll-Schaltpunkt
bei der jeweiligen Schaltung auch getroffen werden.
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So
zeigt die 2 eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gut zuerkennen ist, dass hier die Vorhaltezeit für den Schaltablauf unabhängig von
der Zeitdauer für
das Einlegen der neuen Gangstufe berechnet wird. Es wird also vor
der Bestimmung der Vorhaltezeit zunächst der Sollgang auf der freien
Getriebeeingangswelle bereits eingelegt. Damit wird ein wesentlicher
Unsicherheitsfaktor für
die Berechnung der Vorhaltezeit eliminiert. Aufgrund der aktuellen
Fahrzeugdaten ist für
das Steuergerät
mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit berechenbar, welche Gangstufe
in näherer Zukunft
im Doppelkupplungsgetriebe eingelegt werden muss. Dieser Sollgang
(also die nächste
voraussichtliche Soll-Gangstufe) wird dann bereits entsprechend
auf der freien Eingangswelle eingelegt, was bei dem Doppelkupplungsgetriebe
ja möglich
ist, ohne dass der eigentliche Gangstufenwechsel vollzogen wird.
Hiernach wird dann die für
das Anlegen der freien Kupplung notwendige Soll-Zeit bestimmt. Dies
kann ebenfalls wieder über
das Steuergerät
realisiert werden. Ähnliches
gilt für
die Soll-Überschneidungszeit
der beiden Kupplungen, wenn die Schaltung durchgeführt werden
soll. Diese Soll-Überschneidungszeit
wird ebenfalls mit Hilfe des Steuergerätes bestimmt. Schließlich wird
die für
das Lösen der
freien Kupplung notwendige Zeitdauer bestimmt. Aus diesen drei zuvor
genannten Komponenten, also aus der Soll-Zeit, der Soll-Überschneidungszeit
sowie der Soll-Öffnungszeit
wird dann die Vorhaltezeit als Summe bestimmt, was durch die entsprechende schematische
Darstellung verdeutlicht sein soll. Deutlich ist zu erkennen, dass
der Zeitraum für
das Einlegen des Sollganges nicht zur Berechnung der Vorhaltezeit
dient. Damit ist die Berechnung einer sehr exakten Vorhaltezeit
möglich.
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Es
ist nun denkbar, wie die 2 zeigt, dass zwischen dem Einlegen
des Sollganges und dem Anlegen der freien Kupplung ein gewisser
Zeitraum verstreicht. Genau so wäre
denkbar, dass die freie Kupplung zeitlich direkt nach der Einlegung
des Sollganges angelegt wird. Dies ist abhängig von der jeweiligen aktuell
durchzuführenden
Schaltung bzw. dem aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeuges. Insbesondere
bei einer Nasskupplung wird beim Anlegen der Kupplung der Öldruckraum
der Kupplung befüllt.
Entscheidend ist, dass nunmehr gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
das Einleiten der Schaltung im Wesentlichen abhängig ist von der erfindungsgemäß berechneten
Vorhaltezeit. Da diese möglichst
exakt berechnet ist, wird der Soll-Schaltpunkt S auch mit sehr großer Genauigkeit
getroffen, d.h. für
den Fahrer schaltet das Fahrzeug bei den jeweiligen Gangstufenwechsel
immer bei einer gleich bleibenden Drehzahl. Der Soll-Schaltpunkt
S entspricht also dem tatsächlichen
Schaltpunkt.
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3 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren.
Im Unterschied zu 2 wird nunmehr die Soll-Einlegungszeit
für die Einlegung
des Sollganges auf der freien Eingangswelle ebenfalls zur Berechnung
der Vorhaltezeit berücksichtigt.
Dies bedeutet, dass für
die spezifischen Gangstufenwechsel auch bei unterschiedlichen Fahrmodi
jeweils Soll-Einlegungszeiten
für die
Einlegung der einzelnen Gangstufen auf der jeweils freien Getriebeeingangswelle
entweder im Steuergerät
abgespeichert sind oder über
eine Funktion berechenbar sind. Weiterhin werden dann die weiteren
für die Berechnung
der Vorhaltezeit notwendigen Komponenten bestimmt, nämlich die
Soll-Zeit für
das Anlegen der freien Kupplung, die Soll-Überschneidungszeit
für die
Drehmomentübergabe
zwischen den Kupplungen sowie die Soll- Öffnungszeit
für das
Lösen der
zuvor geschlossenen Kupplung. Aus all diesen vier Komponenten, also
aus der Soll-Einlegungszeit, der Soll-Zeit, der Soll-Überschneidungszeit
sowie der Soll-Öffnungszeit
wird dann die Vorhaltezeit als Summe berechnet. Folglich kann nunmehr
mit dieser berechneten Vorhaltezeit ebenfalls wiederum am Soll-Schaltpunkt
S der für
den Fahrer wahrnehmbare Eingriff exakt erfolgen.
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Schließlich zeigt
die 4 ein drittes Ausführungsbeispiel zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Hier wird nun im Ergebnis die Vorhaltezeit zunächst berechnet ähnlich wie
bei dem Beispiel zur 3, allerdings wird einer weitere
zusätzliche
Sicherheitszeit Δt
mit einberechnet, so wie aus 4 ersichtlich
dargestellt. Dies bedeutet, dass die Einleitung der Schaltung in
Abhängigkeit
dieser berechneten Vorhaltezeit beginnt aber am Ende der sequentiellen
Abfolge der einzelnen Schritte dann zusätzliche eine „Wartezeit", nämlich die
vorgenannte Sicherheitszeit Δt
realisiert wird.
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Bei
den zuvor genannten Berechnungsmethoden zur Berechnung der erfindungsgemäßen Vorhaltezeit,
die oben aufgezeigt ist, werden nun dann bei der Durchführung der
tatsächlichen
Schaltung die exakten Schaltpunkte getroffen, da die Vorhaltezeit
ja zuvor „virtuell" berechnet worden
ist. Optimal ist es so, dass die Schaltpunkte immer exakt bei den
entsprechend zuvor festgelegten Drehzahlen getroffen werden, so
dass die entsprechenden Gangstufenwechsel für den Fahrer wahrnehmbar immer
auch bei diesen gleichen zuvor festgelegten Drehzahlen stattfinden
bzw. realisiert werden. Hierzu werden die Schaltungen für den jeweiligen
Gangwechsel unter Berücksichtigung
der zuvor oben beschriebenen entsprechenden jeweiligen berechneten
Vorhaltezeiten derart eingeleitet, so dass die für den Fahrer wahrnehmbare Motordrehzahlveränderung
im wesentlichen im festgelegten Soll-Schaltpunkt S realisiert ist.
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Die
oben beschriebenen erfindungsgemäß berechneten
Vorhaltezeiten können
nun für
die entsprechenden Gangstufenwechsel auch in den unterschiedlichen
Fahrmodi, also im D-Modus, im ECO- und/oder im Sport-Modus berechnet
werden.
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Der
Steuerbefehl zur Einleitung des Schaltvorganges wird vom Steuergerät zu einem
bestimmten Zeitpunkt abgegeben, nämlich zu dem Zeitpunkt abgegeben,
der der Differenz zum Zeitpunkt des Soll-Schaltpunktes S und der
jeweils für
diese Schaltung erfindungsgemäß berechneten
Vorhaltezeit entspricht. Damit wird der Soll-Schaltpunkt S exakt
getroffen und die eingangs beschriebenen Nachteile werden vermieden.