专利名称：用于控制变速器制动器的方法
技术领域：
本发明涉及用于控制以中间轴结构形式实施的且设有爪形离合器的自动换档变速器的变速器制动器的方法，变速器制动器与输入侧的变速器轴处在作用连接中且能够借助于各构造成2位2通电磁切换阀的进入阀和排出阀液压地或气动地操纵，其中，在由负载档位升档到目标档位的情形中在挂出负载档位之后为了目标档位的同步化首先进入阀被打开且排出阀被关闭，在调整出制动力矩之后进入阀被关闭，且输入侧的变速器轴的制动期间直至发出用于打开排出阀的断开信号的时间段依赖于输入转速和其梯度以及输出转速和其梯度如此地来确定，即，输入转速在断开变速器制动器之后在很大程度上相应于预先给定的同步转速。
背景技术：
针对纵向装入所设置的、以中间轴结构形式实施的换档变速器通常具有输入轴、至少一个中间轴和输出轴。输入轴经由作为启动离合器和换档离合器起作用的马达离合器可与驱动马达的传动轴连接且可与其分离。中间轴轴线平行于输入轴地布置且与该输入轴永久地经由大多数由带有两个抗相对转动地布置在各自的变速器轴(输入轴和中间轴)上的固定轮的正齿轮对形成的输入定比传动级处在传动连接中。输出轴轴线平行于中间轴且同轴于输入轴布置，以及可选择性地经由不同传动比的多个档位级与中间轴连接。档位级通常构造成各带有抗相对转动地布置在一个变速器轴(中间轴或输出轴)上的固定轮和抗相对转动地支承在另外的变速器轴(输出轴或中间轴)上的空套轮的正齿轮对。为了换档档位级、也就是说为了建立在中间轴与输出轴之间带有相关档位级的传动比的传动连接，给每个空套轮配属有档位离合器。相邻档位级的空套轮通常至少成对地布置在相同的变速器轴上，从而使得这些档位离合器相应地成对地联合成各带有共同的换档接合套的换档组(Schaltpaketen)0由负载档位升档到较高的目标档位中的换档流程通常以此开始，即，在负载档位被挂出之前，由驱动马达发出的转矩被降低且大约同时马达离合器被打开。其后以如下方式进行目标档位的同步化，即，输入转速、也就是说通过输入轴或中间轴的转速所确定的在目标档位的档位离合器的输入侧部分处的转速被下降到通过输出轴的转速所确定的在目标档位的档位离合器的输出侧部分处的同步转速上。其后目标档位被挂入，且紧接着大约同时地马达离合器被关闭并且驱动马达的所发出的转矩又被提高。在自动换档变速器的情形中，输入转速通常借助于布置在输入轴处的转速传感器来检测，相反地输出转速借助于布置在输出轴处的转速传感器来检测。对于两个转速的可比性而言如下是必需的，即，其关联于唯一的变速器轴、也就是说可以相应地换算。然而因为特别地在空套轮在中间轴和输出轴上的成对地变换的布置的情形中如下是相对麻烦的，即，将转速各换算到带有各自的目标档位的档位离合器的本身重要的变速器轴上，所以如下是常见的，即，两个转速各不依赖于相关的空套轮的布置地被统一地关联于相同的变速器轴、优选地关联于输入轴。为此仅如下是必需的，即，在输出轴处所检测的输出转速通过与目标档位的传动比和输入定比传动级的传动比的乘积被换算到输入轴上，相反地在输入轴处所检测的输入转速可被保持不变。当前，转速的本身已知的换算未被明确地处理，而是输入转速和输出转速各被理解为已关联于共同的变速器轴、尤其是输入轴的转速。通常被称作爪形离合器的未经同步化的档位离合器相比借助于摩擦环和闭锁齿部经同步化的档位离合器具有明显较简单的结构、较少的制造成本、较紧凑的尺寸和明显较低的易磨损性和易损伤性。在设有爪形离合器的自动换档变速器的情形中，目标档位的同步化在升档的情形中优选地经由在中央布置的可控制的制动设备、例如经由与输入轴或中间轴处在作用连接中的变速器制动器进行。用于同步化和用于挂入未经同步化的目标档位的变速器制动器和换档调节器的控制 相比用于同步化和用于挂入经同步化的目标档位的换档调节器的于调节路径无关地调节速度可变的和调节力可变的控制是相对简单的，因为为此布置在输入轴和输出轴处的转速传感器的传感器数据大致上足够。在DE 196 52 91 6 B4中描述了以中间轴结构形式实施的自动换档变速器的典型的变速器制动器。该已知的变速器制动器构造成可液压地或气动地操纵的多片式制动器且布置在换档变速器的中间轴的在马达侧的端部处。变速器制动器的摩擦片经由在内的和在外的带动齿部交替地抗相对转动地与中间轴和与壳体固定地装配的制动壳体连接。变速器制动器的操纵经由可轴向运动地布置在制动缸中的活塞进行，该活塞轴向在外地由在制动缸的压力腔中的可控制的调节压力来加载且由此逆着布置在活塞与中间轴之间的弹簧的复位力来按压摩擦片。在压力腔中起作用的调节压力的控制经由在输入侧与压力管连接的进入阀和在输出侧与无压管连接的排出阀进行，它们在输出侧或者说在输入侧各经由很短的通道与制动缸的压力腔连接。两个阀可选择性地实施成使得简单的控制流程成为可能且本发明基于的2位2通电磁切换阀或实施成使得复杂的调节流程成为可能的2位2通电磁脉冲阀。在DE 103 05 254 Al中描述了用于控制以中间轴结构形式实施的且设有爪形离合器的自动换档变速器的这类变速器制动器的方法，其中在中间轴的升档造成的制动期间直至达到同步转速的时间段或者程序循环的数量在考虑输出转速的梯度的情形下被获知。由此考虑如下，即，由输出转速确定的同步转速不是常数，而是在换档造成的牵引力中断或推力中断期间例如在上坡路段行驶的情形中可下降且例如在下坡路段行驶的情形中可上升。为了获知同步时间点形成所谓的总梯度，其作为输出转速和输入转速的梯度的差是一种有效梯度。然而，该已知的方法由如下出发，即，变速器制动器随着达到同步时间点被即刻地、也就是说在无直至断开过程开始的时间延迟的情形中且在无制动力矩持续减少的情形中断开，然而这与事实不一致。因此，在根据DE 103 30 517 Al的经改善的方法中设置有超前时间，通过其，变速器制动器的控制装置的和变速器制动器的响应特性自身被考虑。在该方法中，用于断开变速器制动器的信号以超前时间在达到已获知的同步时间点之前被发出。此外在该方法中作如下设置，即，升档的质量鉴于预先给定的目标转速窗口的达到在目标档位的档位离合器合上的时间点被评估，且超前时间依赖于各自的升档的质量被保持不变、被修正或被重新计算。然而在该已知的方法中，变速器制动器的制动力矩在断开过程期间持续减小和运行参数、例如变速器制动器的运行温度对响应特性和断开过程的影响未被明确地检测，且因此以该超前时间仅总地被考虑，然而这与该方法的一定的不准确性相联系。
发明内容
因此，本发明的任务是，说明用于控制以中间轴结构形式实施的且设有爪形离合器的自动换档变速器的开头所提及的类型的变速器制动器的方法，利用该方法更精确地考虑变速器制动器的控制特性且由此进一步改善换档变速器升档的换档质量。该任务根据本发明与权利要求I的前序部分相联系地通过如下方式解决，即，当前的输入转速nE—akt和当前的输出转速nA—akt以传感技术来检测且由此各计算输入转速的梯度ΔηΕ/ Δ 和输出转速的梯度ΔηΑ/ At,即输入转速的转速分布nE(t)在变速器制动器的随即的断开过程期间依赖于输入转速的梯度Λ nE/At借助于二次时间函数来确定；用于达到同步转速nSyn。的最佳时间点tSyn。在变速器制动器的断开过程期间借助于输入转速的转速分布nE(t)依赖于输出转速的梯度AnA/At来确定；且直至发出断开信号的时间段Tsa依赖于当前的输入转速％-和其梯度AnE/At以及当前的输出转速％#和其梯度ΛηΑ/At在考虑在断开信号发出(tSA)与断开过程开始(tAbsCI)之间的变速器制动器的断开延迟时间Tta的情形下通过从到达同步转速nSyn。的时间点tSyn。反算来获知。 根据本发明的方法的有利的设计方案和改进方案在权利要求2至14中说明。本发明由如下变速器制动器出发，该变速器制动器布置在以中间轴结构形式实施的且设有爪形离合器的自动换档变速器中且与输入侧的变速器轴、也就是说输入轴或中间轴处在作用连接中。此外在本发明中假定如下，即，变速器制动器借助于各构造成2位2通电磁切换阀的进入阀和排出阀可液压地或气动地操纵。在由负载档位升档到目标档位的情形中，在挂出负载档位之后为了目标档位的同步化首先进入阀被打开且排出阀被关闭。其后，在调整出很大程度上恒定的制动力矩Mbki之后进入阀又被关闭且输入侧的变速器轴的制动期间直至发出用于打开通过其来断开变速器制动器的排出阀的断开信号的时间段Tsa被确定。该断开信号时间段Tsa依赖于当前的输入转速％#和其梯度AnE/At以及当前的输出转速nA—akt和其梯度Λ ηΑ/ Λ t如此地来确定，即，输入转速nE在断开变速器制动器之后在很大程度上相应于预先给定的同步转速nSyn。(nE ^ nA)。通过将输入转速的转速分布nE(t)在变速器制动器的随即的断开过程期间借助于二次时间函数来确定、也就是说来预测，该转速分布nE(t)在使用至少一个合适的、对于输入转速的梯度Λ nE/At的减小而言独特的特征值的情形中以很高的精确度与输入转速的实际的转速分布相应。因此，由也已确定的用于达到同步转速nSyn。的最佳时间点tSyn。出发且在考虑变速器制动器在断开信号发出(tSA)与断开过程开始(tAbsCI)之间的实际存在的断开延迟时间Tta的情形下，直至发出用于打开排出阀的断开信号的断开信号时间段Tsa也被以如下方式地准确地确定，即，输入转速nE在断开变速器制动器之后可以很高的精确性达到预先给定的同步转速11_。(nE=nA)。在目标档位的档位离合器处在合上的时间点绝对期望的很小的转速差，利用该转速差可避免齿对齿姿态且该齿对齿姿态在出现的情形中可自动松开，能够以已知的方式通过用于打开排出阀的断开信号的以很小的时间区间AtSA的提前的或滞后的发出来达到。相对目前为止已知的用于控制开头所提及的类型的变速器制动器的方法，根据本发明的方法明显更精确且因此在实践中不要求修正步骤。在与输入转速nE的和输出转速nA的实际的转速分布的良好的一致中，输入转速的梯度ΔηΕ/ At直至断开过程开始(tAbsCI)和输出转速的梯度ΔηΑ/ Δ t直至达到同步转速nSync各被假设为恒定且作为两个当前依次检测的转速值nE—i、ηΕ—η ；nA i> nA—㈠与在这些转速值的检测之间的时间间隔的差商、根据ΔηΕ/Δ t=(nE i-nE i_1)/Ui-V1)和ΔηΑ/Δ t= (nA—i-%—η) /来计算，其中，以nE—i和nA—i表示输入转速nE和输出转速nA在时
间点\所检测的值且以ηΕ η和ηΑ η表示相应的在先前的时间点V1所检测的转速值。因为经由转速传感器所检测的转速信号nE(t)、nA(t)可能添加噪声(verrauscht)和/或可叠加有振动，所以为了转速梯度AnJAt和Λ nA/At的前面所提及的获知可能需要各自的转速信号的提前的平整、例如以低通滤波的形式或用于获知转速梯度Aiie/At、Δ ηΑ/ Δ t的数值方法。输入转速的梯度Λ nE/At大致上通过变速器制动器的在制动阶段中恒定的制动力矩MBr(l来确定。通常,输入轴然而也通过产生的阻力力矩Mw来制动,该阻力力矩由作用到输入侧的变速器轴和齿轮上的轴承阻力、齿部阻力和流动阻力产生。阻力力矩Mw相对变速 器制动器的制动力矩Mbki是比较低的且可在升档过程期间被看做是恒定的。由此，输入转速的梯度AnE/At相加地由相对大的、由变速器制动器的制动力矩MBrfl引起的部分(ΛηΕ/At) 和由相对小的、由作用到输入轴上的阻力力矩Mw引起的部分(八“/八仏组成(ΔηΕ/Δ =(ΔηΕ/Δ )ΒΓ+(ΔηΕ/At)w)。在理想的情况中，阻力力矩Mw然而几乎等于零且可在该情况中为了获知断开信号时间段Tsa被忽略不计((AnE/At)w=0 ;AnE/At=(AnE/Δ t)Br)。输出转速的梯度Λ nA/At基于其相比输入转速的梯度Λ ηΕ/Λ t绝对低的水平以充分的精确性同样可被看做是恒定的，也就是说输出转速的转速分布nA(t)由于该原因被看做是线性的。输入转速的转速分布nE(t)在变速器制动器的断开过程期间可以利用时间函数nE(t) =nE—0+ ΔηΕ/Δ t*t+FAbs*t2来获知，其中，以nE』表示在断开过程开始(tAbsCI)时的输入转速且以FAbs表示事先确定的、对于变速器制动器的断开过程的时间分布而言有代表性的断开因子。该等式由如下想法产生，即，输入转速的首先恒定的梯度Λ ηΕ/ Λ t在变速器制动器的断开过程期间以二次方特征，其强度通过断开因子FAbs确定，被减小直到输入转速归因于阻力力矩Mw的梯度(Δ ηΕ/Δ t)w或者说当其非常小或等于零时被减小直到零。备选地，输入转速的转速分布(nE(t))在变速器制动器的断开过程期间然而也可以利用时间函数 nE (t) =nE 0+ (MBr0+Mff) / (JGE*2 π ) *t_MBr(l/ (JGE*4 π *TAbs) *t2或利用时间函数nE (t) =nE—0+ Δ nE/ Δ t*t_l/ (2TAbs) * ( Δ nE/ Δ t) Br*t2来获知，其中，根据等式Mto (t) =Mer0 (l-t/TAbs)在假设制动力矩线性减小的情形下以Mbki表示在断开过程开始(tAbsCI)时变速器制动器的制动力矩，以Mw表示在升档过程期间作用到换档变速器的输入轴上的并且作为恒定假设的阻力力矩，以JeE表示换档变速器的输入侧部分的旋转构件的惯性力矩，且以TAbs表示变速器制动器的断开持续时间。这两个等式可由针对旋转系统的通常的运动等式推导，该运动等式在针对换档变速器的输入侧部分的该应用情况中通过Jge*2 π *dnE/dt=Mw+MBr (t)
给出。通过使用针对制动力矩Mta(t)的线性减小和合适的转换的前面所提及的公式，由此得出关系式dnE=Mff/ (Jge*2 π ) dt+MBr0/ (JGE*2 ) * (l_t/TAbs) dt，该关系式通过由t=0 (变速器制动器的断开过程开始tAbs(l)至t=t (在断开过程内的任意时间点)的积分产生第一等式nE (t) =nE 0+ (MBr0+Mff) / (JGE*2 π ) *t_MBr(l/ (JGE*4 π *TAbs) *t2。由用于在断开过程之前的带有恒定的减速的时间区段的通常的运动等式Jge*2 Ji *Δπε/Δ t=JGE*2 Ji * (( Δ ηΕ/ Δ t) w+( Δ ηΕ / Δ t) Br) =Mff+MBr0 得出关系式Λ η E / Λ t= (MBr0+Mff) / (JGE*2 π )和 ( Λ η E / Λ t) Br=MBr0/ (JGE*2 π )，这些关系式插入到第一等式中得出对应的第二等式nE (t) =nE—0+Δ ηΕ/ Δ t*t_l/(2TAbs) * ( Δ nE/ At)Br*t2。用于达到同步转速nSyn。的最佳时间点tSyn。的依赖于输出转速的梯度AnA/At的确定适宜地如此地进行，即，该最佳的时间点在输出转速的梯度大于或等于输入转速归因于产生的阻力力矩^的梯度的情形中(AnA/At彡(AnE/At)w)被确定为那个在输入转速的梯度dnE/dt达到该梯度的值(ΔηΕ/Δ t)ff时(dnE/dt= ( Δ ηΕ/Δ t)ff)的时间点tSync,且在输出转速的梯度小于输入转速归因于阻力力矩^的梯度的情形中(八％/八〖〈(八1^/A t)w)被确定为那个在输入转速的梯度dnE/dt达到输出转速的梯度ΔηΑ/Δ 的值时(dnE/dt= Δ ηΑ/ Δ t)的时间点 tSyn。。通过权利要求3的等式的求微分、用于达到tSyn。的各自的条件的使用和根据t=tSync的求解得出如下，即，用于达到同步转速nSyn。的最佳时间点tSyn。在输出转速的梯度ΔηΑ/ At彡(ΔηΕ/Δ t)ff的情形中可以利用等式tSync=-l/2FAbs*(AnE/At)Br且在输出转速的梯度八、/八伏(八1^/八0 的情形中可以利用等式 tSync=l/2FAbs* (ΔηΑ/Δ -ΔηΕ/Δ )来计算。通过权利要求4的第二等式的求微分、用于达到tSyn。的各自的条件的使用和根据t=tSync的求解得出如下，即，用于达到同步转速nSyn。的最佳时间点tSyn。备选地在输出转速的梯度ΔηΑ/ At彡(ΔηΕ/Δ t)w的情形中可以利用等式tSync;=TAbs且在输出转速的梯度ΔηΑ/At<(AnE/At)ff的情形中可以利用等式tSync=TAbs*(l+((AnE/ At)ff-(AnA/ At))/ (ΔηΕ/Δ t) Br)来计算，其中，为了计算同步时间点tSyn。可以相应于权利要求4的第一等式或者说针对在断开过程之前的输入转速的恒定的梯度(AnE/At)w、(AnE/At)fc的前面所提及的关系式可选地作为项(AnE/At)w的替代也使用且作为项(AnE/At)Br的替代也使用项MBrfl/ (Jge*2 π )。为了推导用于计算直至发出用于打开变速器制动器的排出阀的断开信号的时间段Tsa的公式，首先输入转速的时间分布nE(t)和输出转速的时间分布％(0由当前的、在带有输入转速的恒定的减速的阶段内的时间点来推导。对于输入转速而言，相应的关系式仿照权利要求3的公式是
nSync=nE (tSy J =nE—akt+ Λ nE / Λ t* (TSA+TTA+TSync) +FAbs*TSync2，且对于输出转速而言nSync=nA (tSync) =nA—akt+ Δ nA/Δ t* (TSA+TTA+TSync)，其中，以Tsa表示直至发出断开信号的所追求的时间段，以Tta表示在断开信号发出与断开过程开始之间的断开延迟时间，且以Tsyn。表示在断开过程内直至达到同步转速nSync的时间段。通过针对tSyn。的经事先推导的公式的使用、两个公式的减法和根据Tsa的求解得出如下，即，直至发出用于打开排出阀的断开信号的时间段Tsa可以在输出转速的梯度ΔηΑ/ (AnE/At)w的情形中利用等式Tsa= (nE—akt_nA—akt) / (( Δ nA/Δ t) - ( Δ nE/Δ t)) -Tta+l/2FAbs*(nE/ Δ t)Br* (1+1/2 ( Δ ηΕ/ Δ t) Br/ (( Δ ηΑ/ Δ t) - ( Δ ηΕ/ Δ t))且在输出转速的梯度AnA/At〈(AnE/At)w的情形中利用等式
·
Tsa= (nE—akt_nA—akt) / ((ΔηΑ/Δ )-(ΔηΕ/ At)) -Tta-I/4FAbs* (( Δ nA/ Δ t) - ( Δ nE/ At))来计算。带有输入侧的同步转速nSync;=nE(tSyn。)的公式化的此类方式仿照权利要求4的第二公式相应于nSync=nE_akt+ Δ ηΕ/Δ t* (TSA+TTA+TSync) -I/ (2TAbs) * ( Λ nE/ Λ t)Br*TSync2 得出，直至发出用于打开排出阀的断开信号的时间段Tsa在输出转速的梯度AnAMt> (ArviAt)w的情形中可利用等式Tsa= (nE—akt_nA—akt) / (( Δ ηΑ/ Δ t) - ( Δ ηΕ/ Δ t)) -Tta-TAbs* (1+1/2 (ΔηΕ/Δ t) Br/ (( Δ ηΑ/ Δ t) - ( Δ ηΕ/ Δ t))且在输出转速的梯度AnA/At〈(AnE/At)w的情形中可利用等式 Tsa= (nE—akt_nA—akt) / (( Δ nA/ Δ t) - ( Δ nE/ Δ t)) -Tta-l/2TAbs* (1+ (( Δ ηΕ/ Δ t) ff- ( Δ ηΑ/ Δ t)) / ( Δ ηΕ/ Δ t) Br)来计算。在输出转速的绝对极低的梯度AnA/At的情形中、也就是说当输出转速的梯度的绝对值明显小于输入转速的梯度的绝对值时(I AnA/At|〈〈| AnE/At|)和/或当输出转速的梯度几乎等于零时(Λ ηΑ/Λ t 0)，且在同时可忽略不计地小的阻力力矩Mw的情形中((ΔηΕ/Δ t)ff=0 ； ΔηΕ/Δ =(ΔηΕ/Δ t)Br),用于计算直至发出断开信号的时间段Tsa的前面所提及的等式可被大大地简化，从而断开信号时间段Tsa可以在该情况中不依赖于输出转速的梯度AnA/At以足够的精确性利用等式Tsa= (nA_akt-nE_akt) / ( Λ ηΕ/ Λ t) _TTA+l/4FAbs* (ΔηΕ/Δ t)或利用等式Tsa- (nA—akt_nE—akt) / ( Δ nE/ Δ t) -TTA~l/2TAbs来计算。输入转速归因于阻力力矩Mw的梯度(AnE/At)w适宜地在挂出负载档位之后且在使用变速器制动器的制动作用之前被获得。这优选地直接地在打开进入阀和关闭排出阀之后进行，因为在该时间点负载档位可靠地挂出，通过在打开分离离合器的情形中产生的卸载冲击(Entlastungssto β )所激起的转速波动在很大程度上衰减,且变速器制动器的制动作用基于压力腔的预先填满尚未被使用。用于获知在变速器制动器的断开过程期间输入转速的转速分布nE(t)、用于达到同步转速11_。的最佳时间点tSyn。和直至发出用于打开变速器制动器的排出阀的断开信号的时间段Tsa所使用的参数、如变速器制动器的断开延迟时间Tta和/或断开因子FAbs和/或断开持续时间TAbs，事先适宜地依赖于至少一个重要的、也就是说影响变速器制动器的运行特性的运行参数来获知且相应参数化地被存储在换档变速器的变速器控制器的数据存储器中。这些参数虽然在很大程度上是因仪器而异的且部分地依赖于与换档变速器的输入轴处在传动连接中的构件的各自的惯性力矩JeE或依赖于变速器制动器的由压力腔的容积、无压管的长度和直径和排出阀的流动横截面来确定的响应特性。然而，输入侧的惯性力矩JeE可在存在输入侧取力装置的情形中依赖于联结的或未联结的机组和在带有前置于主变速器的分裂副档组的分组变速器的情形中依赖于分裂副档组的换档状态而变化，这在本方法中被考虑。同样地，所提及的参数中的至少一些可依赖于自由的运行参数、例如变速器制动器的经由制动压力所调整出的制动力矩Mbki和/或变速器制动器的运行温度变化、这在本 方法中同样被考虑。如果例如存在提高的输入侧惯性力矩JeE或提高的待同步化的转速差nE_nA，则为了目标档位的同步化经由提高的制动压力来调整出在变速器制动器处的较大的制动力矩MBr0,因此同步化进而整个升档过程要求与在较低的输入侧惯性力矩JeE或较小的待同步化的转速差nE-nA的情形中的升档过程大约相等的持续时间。通过比较由权利要求3的等式和由权利要求4的第一等式的二次项得出，断开因子 FAbs 由项-Mbki/ (Jge*4 π *TAbs)给出，因此等式 FAbs=-MBrfl/ (Jge*4 *TAbs)适用。相应地，断开因子FAbs成比例于所调整出的制动力矩Mbki的绝对的水平(FAb:| Mbki)且成反比例于输入侧惯性力矩Jce和断开持续时间TAbs (FAbri/JeE、FAbri/TAbs)。因为然而根据经验证实，断开持续时间TAbs成比例地随着制动力矩Mbki的绝对的水平而上升，也就是说由制动力矩Mbki和断开持续时间TAbs构成的比例是恒定的(MBrt/TAbs=常数)，断开因子FAbs在不考虑其它的运行参数的情形中仅表现成反比例于输入侧惯性力矩
Jge (I7Abs 1/Jge)。变速器制动器的运行温度可特别地看做是其它的在该方面重要的运行参数，因为其显著地影响压力介质的流动特性、摩擦片衬面的摩擦值以及在变速器制动器的操纵装置的可运动的构件处起作用的摩擦力进而显著地影响变速器制动器的运行表现。因此作如下设置，即，至少变速器制动器的运行温度，或作为替代，换档变速器的运行温度被用作重要的运行参数且在升档开始时以传感技术来检测，且在确定在断开过程期间的输入转速的转速分布nE(t)、用于达到同步转速nSyn。的最佳时间点tSyn。和直至发出用于打开排出阀的断开信号的时间段Tsa时，各使用变速器制动器的断开延迟时间Tta和/或断开因子FAbs和/或断开持续时间TAbs的对于所检测的温度值参数上最近的存储值或借助于所检测的温度值由存储值中内插而得的值。
为了说明本发明，该说明书附有带实施例的附图。其中图I示出了在升档期间自动换档变速器的输入转速和输出转速的转速分布以及所配属的变速器制动器的电磁切换阀的电压分布；图2示出了在变速器制动器的断开过程期间的制动力矩分布；图3示出了在升档期间在不同行驶阻力的情形中换档变速器的输入转速和输出转速的可能的转速分布；且图4以示意性形式示出了变速器制动器的结构。
具体实施例方式在图4中示出了以中间轴结构形式实施的且设有爪形离合器的自动换档变速器的典型的变速器制动器1，其中可使用根据本发明的控制方法。变速器制动器I构造成可液压地或气动地操纵的多片式制动器且当前布置在未详细示出的换档变速器的中间轴2的在马达侧的端部处。变速器制动器I的内摩擦片和外摩擦片3、4经由在内的和在外的带动 齿部交替地抗相对转动地与中间轴2和装配在换档变速器壳体的在马达侧的端壁5处的制动壳体6连接。变速器制动器I的操纵经由可轴向运动地布置在制动缸7中的活塞8进行，该活塞轴向在外地由在制动缸7的压力腔9中的可控制的调节压力来加载且由此逆着布置在活塞8与中间轴2之间的弹簧10的回位力来按压摩擦片3、4。在压力腔9中起作用的调节压力的控制经由在输入侧与引导所使用的压力介质的压力管11和在输出侧经由连接管12a与压力腔9连接的进入阀13和在入口经由连接管12b与压力腔9和在输出侧与引导向油底壳或消声器的无压管14连接的排出阀15进行。两个阀13、15各构造成2位2通电磁切换阀，其中，进入阀13在未操纵的、也就是说未通电的静止状态中关闭且排出阀15在未操纵的静止状态中打开。换档变速器由负载档位到较高的目标档位的升档随着在输入侧前置于变速器的驱动马达的负载减小和布置在驱动马达的传动轴与换档变速器的输入轴之间的马达离合器的大约同时进行的打开而开始。其后，通过中间轴2借助于变速器制动器I的制动进行目标档位的同步化。关联于输入轴的输入转速nE(t)的相应的时间分布、关联于输入轴的输出转速nA(t)的相应的时间分布、和进入阀13和排出阀15的通过各自的控制电压Uve⑴、Uva(t)代表的切换状态的相应的时间分布示例性地在图I中示出。为了简化图示和所使用的等式当前由可忽略不计地很小的、作用到换档变速器的输入轴上的阻力力矩Mw出发，从而使得输入转速的梯度ΔηΕ/At在变速器制动器I的接合之前和断开过程之后等于零，且输入转速的在变速器制动器的接合之后且在断开过程之前恒定的梯度Λ ηΕ/At单独地通过变速器制动器的在该阶段中恒定的制动力矩Mbki来产生((ΔηΕ/ At) w=0 ； ΔηΕ/Δ =(ΔηΕ/Δ t)Br)0首先，在时间点tSE1同时地打开进入阀13且关闭排出阀15。相应地，进入阀13和排出阀15的控制电压UVE、UVA在该时间点由零上升到切换值。输入轴的减速在大致上由压力腔9和连接管12a、12b的预先填满产生的第一接合延迟时间Ttei结束之后在时间点tEin(l开始。不久之后，进入阀13在时间点tSE2通过断开控制电压Uve又被关闭，由此在压力腔9中主导的制动压力被锁住。由此，在相对很短的第二接合延迟时间Tte2结束之后在时间点tEinl调整出在变速器制动器I中的在很大程度上恒定的制动力矩Mbki，其导致换档变速器的经由输入定比传动级与中间轴2处在传动连接中的输入轴随着在很大程度上恒定的梯度AnE/At减速且由此导致输入转速nE(t)的线性下降。
在该阶段中，在时间上紧邻地、然而在任意的时间点takt开始根据本发明的用于确定所追求的时间点tSA或者说直至达到时间点tSA的所追求的时间段Tsa的方法,在时间点tSA用于打开排出阀15、也就是说用于断开变速器制动器I的断开信号被触发。断开时间点tSA或者说断开信号时间段Tsa应依赖于输入转速％和其梯度ΛηΕ/At以及输出转速％和其梯度Λ ηΑ/At如此地来确定，S卩，输入转速ηΕ在断开变速器制动器I之后在很大程度上相应于通过输出转速ηΑ确定的同步转速11_。(nE ^ ηΑ)。在此情况下，根据本发明的方法考虑变速器制动器I在断开信号发出(tSA)与断开过程实际开始(tAbsCI)之间的在实际中存在的断开延迟时间Tta以及如下实际情况，即，变速器制动器I的制动力矩Mbki进而输入转速的梯度Λ ηΕ/ Λ t不可突然被降到零，而是在经由最终的断开时间段TAbs结束的断开过程期间被减小直至零。为此，首先输入转速的在断开过程期间在时间点tAbs(l与tAbsl之间待期望的转速分布nE(t)依赖于事先恒定的梯度AnE/At以二次时间函数来确定。在假设根据图2的制 动力矩的线性减小的情形下，该线性地减小通过等式MBr(t)=MBr0(l_t/TAbs)来描述，输入转速的转速分布由等式nE(t)=nE—0+ΔηΕ/ Δ t*t - I/ (2TAbs)*AnE/ Δ t*t2(权利要求4的第二等式)得出，其中，以nE(l表示输入转速在断开过程开始时在时间点tAbs(l的本身未知的值。在图2中，通过两个制动力矩的额外画出的时间分布MBr’ (t)和MBr" (t)在变速器制动器的断开过程期间以不同的开始力矩|〈|MBrt|〈|MBrt" I也显示了如下，S卩，断开持续时间TAbs在变速器制动器I的该结构形式的情形中表现出成比例于在断开过程开始时存在的制动力矩Mbki的水平，也就是说开始的制动力矩相对断开持续时间的比例MBrt/TAbs是恒定的(Mtotl /TAbs =M Brfl/TAbs=M Brfl /Tkhs =常数)。依赖于输出转速的梯度Λ nA/At现在确定用于达到同步转速nSyn。的最佳时间点tSyn。。如在图3中所显示的那样，输出转速nA在换档造成的牵引力中断期间可依赖于产生的行驶阻力的水平和方向保持恒定(AnA/At=0，参见图3a)、上升(AnA/At>0，参见图3b)或下降(AnA/At〈0，参见图3c)。在输出转速的梯度ΔηΑ/ At >0的情形中，如下时间点被看作用于达到同步转速nSync的最佳时间点tSyn。,在该时间点时输入转速的梯度dnE/dt达到零值(dnE/dt=0)。在输出转速的也在根据图I的当前的应用例子中存在的梯度AnA/At〈0的情形中ΛηΑ/Λ t〈0，该梯度可例如在上坡路段行驶的情形中调整出，在该时间点时输入转速的梯度dnE/dt达到输出转速的梯度ΔηΑ/Δ t (dnE/dt=AnA/ At)的这样的时间点被看做是用于达到同步转速nSyn。的最佳时间点tSyn。。因此，在当前的应用例子中在变速器制动器I的断开过程内、也就是说从时间点tAbs0起为了确定同步时间点tSyn。或者说同步时间段TSyn。得出如下等式TSync=TAbs* (I-( Δ ηΑ/Δ t) / ( Δ ηΕ/Δ t))(权利要求7的第二等式)，利用该等式在TAbs=0.20秒的假设的断开持续时间、在制动阶段中输入转速的恒定的梯度Aiie/Δ t=_50秒_2和输出转速的可看做是恒定的梯度ΔηΑ/Δ t=-5秒_2的情形中得出Tsym=O. 18秒的直至达到同步转速nSyn。的时间段。同步转速nSyn。相应地在该情况中以O. 20秒-O. 18秒=0. 02秒在断开过程结束之前、也就是说在时间点tAbsl达到输入转速的零梯度(ΔηΕ/ At=O)之前达到。 以当前的输入转速nE akt=2100分<=35秒 ' 当前的输出转速nA akt=1500分<=25秒―1和预先例如在车辆开发的框架中或在换档变速器的应用中所获知的断开延迟时间Tta=O. 04秒，直至发出用于打开排出阀15、也就是说用于断开变速器制动器I的断开信号的时间段Tsa在当前的应用例子中以等式 Tsa= (nE—akt_nA—akt) / (( Δ ηΑ/Δ t) - ( Δ ηΕ/Δ t)) -Tta-l/2TAbs* (I-( Λ ηΑ/ Λ t) / ( Λ ηΕ/ Λ t))
(权利要求9的第二等式)计算为Tsa=O.09秒。利用根据本发明的方法，用于发出断开信号的时间点tSA或者说直至发出断开信号的时间段Tsa在考虑所有影响因素的情形下如此地精确地来确定，即，同步转速nSyn。以很高的精确性在时间点tSyn。被达到、也就是说输入转速nE相应于输出转速nA (nE=nA)o为了在目标档位的档位离合器的紧接着的合上(Einrilcken)的情形中避免在两个离合器半部之间的齿对齿姿态且使得出现的齿对齿姿态的自动松开成为可能，在档位离合器处的期望的最小转速差可通过用于打开排出阀15的断开信号的以很少的时间区间例如Δ tSA=0. 01秒的提前的或滞后的发出来产生。附图标记列表I变速器制动器2中间轴3内摩擦片4外摩擦片5端壁6制动壳体7缸8活塞9压力腔10弹簧11压力管12a、12b 连接管13进入阀14无压管15排出阀FAbs断开因子i序数i-Ι序数Jge输入侧惯性力矩M转矩MBr制动力矩(通常的、可变的)Μβ；制动力矩(通常的、可变的)
MBr"制动力矩(通常的、可变的)Mbki恒定的制动力矩MBr0'恒定的制动力矩Mbki "恒定的制动力矩Mff恒定的阻力力矩η转速ηΑ输出转速nAakt输出转速的当前值
nA i在时间点\的输出转速Ha ^1在时间点V1的输出转速nE输入转速nE 0在时间点tAbs(l的输入转速nEakt输入转速的当前值nE i在时间点\的输入转速ηΕ η在时间点V1的输入转速t时间、时间点tAbs0断开过程开始tAbsl断开过程结束takt当前的时间点tEin0接合过程开始tEinl接合过程结束\确定的时间点先前的时间点tSA断开信号时间点tSE1第一接合信号时间点tSE2第二接合信号时间点tSync同步时间点T时间、时间点、时间间隔TAbs断开持续时间TAb；断开持续时间TAbs"断开持续时间Tsa断开信号时间段Tsync同步时间段Tta断开延迟时间Ttei第一接合延迟时间Tte2第二接合延迟时间U电压Uva15的控制电压Uve13的控制电压
ΔηΑ/Δ t输出转速的恒定的梯度dnE/dt输入转速的可变的梯度Δ ηΕ/ Δ t输入转速的恒定的梯度(总)(ΔηΕ/Δ t) Br输入转速的恒定的梯度(由变速器制动器产生)
(AnE/At)ff输入转速的恒定的梯度(由产生的阻力力矩产生)AtSA时间区间
权利要求
1.用于控制以中间轴结构形式实施的且设有爪形离合器的自动换档变速器的变速器制动器的方法，所述变速器制动器与输入侧的变速器轴(2)处在作用连接中且能够借助于各构造成2位2通电磁切换阀的进入阀(13)和排出阀(15)液压地或气动地操纵，其中，在由负载档位升档到目标档位的情形中在挂出负载档位之后为了目标档位的同步化首先所述进入阀(13)被打开且所述排出阀(15)被关闭，在调整出制动力矩(Mbki)之后所述进入阀(13)被关闭，且在所述输入侧的变速器轴(2)的制动期间直至发出用于打开所述排出阀(15)的断开信号的时间段(Tsa)依赖于输入转速(nE)和其梯度(AnE/At)以及输出转速(nA)和其梯度(AnA/At)如此地来确定，即，输入转速(nE)在断开所述变速器制动器(I)之后在很大程度上相应于预先给定的同步转速(nE nA)，其特征在于，当前的输入转速(nEakt)和当前的输出转速(nAakt)以传感技术来检测且由此各计算输入转速的梯度(Λ nE/At)和输出转速的梯度(AnA/At)，S卩输入转速的转速分布(nE(t))在所述变速器制动器(I)的随即的断开过程期间依赖于输入转速的梯度(Λ nE/At)借助于二次时间函数来确定；用于达到同步转速(nSyn。)的最佳时间点(tSyn。)在所述变速器制动器(I)的断开过程期间借助于输入转速的转速分布(nE (t))依赖于输出转速的梯度(Λ ηΑ/ Λ t)来确定；且直至发出断开信号的时间段(Tsa)依赖于当前的输入转速(nE akt)和其梯度(An^At)以及当前的输出转速(nA akt)和其梯度(Λ ηΑ/ Λ t)在考虑在断开信号发出(tSA)与断开过程开始(tAbs(l)之间的所述变速器制动器(I)的断开延迟时间(Tta)的情形下通过从到达同步转速(nSyn。)的时间点(tSyn。)反算来获知。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，输入转速的梯度(ΛηΕ/ Λ t)直至断开过程开始(tAbsCI)和输出转速的梯度(AnA/At)直至达到同步转速(nSyn。)各被假设为恒定且作为两个当前依次检测的转速值(nE i、ηΕ η ;nA」、Ha ^1)与在这些转速值的检测之间的时间间隔的差商来计算(ΔηΕ/Δ t=(nEi-nEi_1)/ Ui-V1)、ΔηΑ/Δ t=/(W1))。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，输入转速的转速分布(nE(t))在所述变速器制动器的断开过程期间利用时间函mnE(t)=nE(l+AnE/At*t+FAbs*t2来获知，其中，以nu表示在断开过程开始(tAbsCI)时的输入转速且以FAbs表示事先确定的、对于所述变速器 制动器(I)的断开过程的时间分布而言有代表性的断开因子。
4.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，输入转速的转速分布(nE(t))在所述变速器制动器(I)的断开过程期间以时间函数 nE (t) =nE 0+ (MBr0+Mff) / (JGE*2 π ) *t_MBr(l/ (JGE*4 π *TAbs) *t2 或以时间函数nE(t)=nE—0+ΔηΕ/Δ t*t - I/(2TAbs) * ( Δ nE/Δ t)Br*t2 来获知，其中，以MBrfl表示在断开过程开始(tAbsCI)时的所述变速器制动器(I)的制动力矩，以Mw表示在升档过程期间作用到所述换档变速器的所述输入轴上的阻力力矩，以Jge表示所述换档变速器的输入侧部分的旋转构件的惯性力矩，以TAbs表示所述变速器制动器(I)在假设制动力矩线性减小(MBr(t)=MBrfl(l-t/TAbs))的情形下的断开持续时间，且以(AnE/At)Br表示输入转速归因于所述变速器制动器(I)的制动力矩Mbki的梯度。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的方法，其特征在于，用于达到同步转速(11_。)的最佳的时间点(tSyn。)在输出转速的梯度大于或等于输入转速归因于产生的阻力力矩化 )的梯度的情形中(ΔηΑ/Δ 彡(ΔηΕ/Δ t)w)被确定为那个在输入转速的梯度dnE/dt达到该梯度的值(ΔηΕ/Δ t)w)的时间点tSyn。,且在输出转速的梯度小于输入转速归因于阻力力矩Mw的梯度的情形中(ΔηΑ/ Δ <(ΔηΕ/Δ t)ff)被确定为那个在输入转速的梯度dnE/dt达到输出转速的梯度ΔηΑ/ Δ t的值时(dnE/dt=AnA/ At)的时间点tSync。
6.根据权利要求3和5所述的方法，其特征在于，用于达到同步转速(nSyn。)的最佳时间点(tSyn。)在输出转速的梯度Δ nA/ At ^ (Δ ηΕ/ Δ t) w的情形中利用等式tsync=_1/2FAbs*(AnE/ Δ t)Br且在输出转速的梯度ΔηΑ/Δ <(ΔηΕ/Δ t)ff的情形中利用等式!^。=1/21^*(厶1^/Δ -ΔηΕ/Δ t)来计算。
7.根据权利要求4和5所述的方法，其特征在于，用于达到同步转速(nSyn。)的最佳时间点tSyn。在输出转速的梯度ΔηΑ/ At彡(ΔηΕ/Δ t)ff的情形中利用等式tSyne=TAbs且在输出转速的梯度 ΔηΑ/Δ <(ΔηΕ/Δ t)ff 的情形中利用等式 tSyne=TAbs* (1+(( Δ nE/ At)ff-(AnA/Δ t)) / ( Δ η E / Δ t) Br)来计算。
8.根据权利要求3、5和6所述的方法，其特征在于，直至发出用于打开所述排出阀(15)的断开信号的时间段Tsa在输出转速的梯度ΔηΑ/Δ > ( Δ ηΕ/Δ t)w的情形中利用等式 Tsa= (nE akt-nA_akt) / (( Λ ηΑ/ Λ t) - ( Λ ηΕ/ Λ t)) -Tta+ l/2FAbs* (ηΕ/ Δ t) Br* (1+1/2 (ΔηΕ/ Δ t)Br/ (( Δ ηΑ/ Δ t) - ( Δ ηΕ/ Δ t)) 且在输出转速的梯度ΔηΑ/Δ <(ΔηΕ/Δ t)ff的情形中以等式 Tsa= (nE—akt_nA—akt) / (( Λ nA/ Λ t) - ( Λ nE/ Λ t)) -Tta- 1/4FAbs* (( Δ nA/ Δ t) - ( Δ nE/ Δ t)) 来计算。
9.根据权利要求4、5和7所述的方法，其特征在于，直至发出用于打开所述排出阀(15)的断开信号的时间段Tsa在输出转速的梯度ΔηΑ/Δ 彡(Δ ηΕ/Δ t)w的情形中利用等式 Tsa= (nE akt-nA_akt) / (( Δ ηΑ/ Δ t) - ( Δ ηΕ/ Δ t)) -Tta- TAbS* “+I/2 (Διιε/δ t) Br/ (( Δ ηΑ/ Δ t) - ( Δ ηΕ/ Δ t)) 且在输出转速的梯度Λ ηΑ/ Λ t〈( Λ ηΕ/ Δ t)ff的情形中利用等式 Tsa= (nE—akt_nA—akt) / (( Δ nA/ Δ t) - ( Δ nE/ Δ t)) -Tta- 1/2Τ—*(1+((ΔηΕ/ Δ t)ff-( Δ nA/ Δ t)) / (ΔηΕ/ Δ t)Br) 来计算。
10.根据权利要求3至9中任一项所述的方法，其特征在于，直至发出用于打开所述排出阀(15)的断开信号的时间段(Tsa)在输出转速的绝对极低的梯度的情形中(I ΛηΑ/At| | AnE/At和/或AnA/At ^ O)且在同时能忽略地很小的阻力力矩MwW情形中((ΔηΕ/ Δ t)ff=0 ； ΔηΕ/ Δ t= ( ΔηΕ/ Δ t)Br)利用等式 Tsa= (ηΑ—akt_nE—akt) / ( Δ nE/ Δ t) _TTA+l/4FAbs* Δ nE/ Δ t) 或利用等式 Tsa- (nA—akt_nE—akt) / ( ^ ^ t) -TTA~l/2TAbs 来计算。
11.根据权利要求I至10中任一项所述的方法，其特征在于，输入转速归因于阻力力矩(Mff)的梯度(AnE/At)w在挂出负载档位之后且在使用所述变速器制动器(I)的制动作用之前被获知。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，输入转速归因于阻力力矩(Mw)的梯度(Λ ηΕ/Λ t)w在挂出负载档位之后且直接在所述进入阀(13)的打开以及所述排出阀(15)的关闭之后被获知。
13.根据权利要求I至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述变速器制动器(I)的断开延迟时间Tta和/或断开因子FAbs和/或断开持续时间TAbs预先依赖于至少一个重要的运行参数来获知且相应参数化地被存储在所述换档变速器的变速器控制器的数据存储器中。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，至少所述变速器制动器(I)的运行温度，或作为替代，所述换档变速器的运行温度被用作重要的运行参数且在升档开始时以传感技术来检测，且在确定在断开过程期间的输入转速的转速分布％(0、用于达到同步转速(nSyn。)的最佳时间点tSyn。和直至发出用于打开所述排出阀(15)的断开信号的时间段Tsa时，各使用所述变速器制动器(I)的断开延迟时间Tta和/或断开因子FAbs和/或断开持续时间TAbs的对于所检测的温度值参数上最近的存储值或借助于所检测的温度值由存储值中内插而得的值。
全文摘要
本发明涉及用于控制以中间轴结构形式实施的且设有爪形离合器的自动换档变速器的变速器制动器的方法，该变速器制动器可借助于进入阀(13)和排出阀(15)液压地或气动地操纵。为了精确地获知直至发出用于打开排出阀的断开信号的时间段(TSA)作如下设置，即，当前的输入转速(nE_akt)和当前的输出转速(nA_akt)以传感技术来检测且由此各计算输入转速的梯度(ΔnE/Δt)和输出转速的梯度(ΔnA/Δt)，输入转速的转速分布(nE(t))在变速器制动器(1)的随即的断开过程期间依赖于输入转速的梯度借助于二次时间函数来确定，用于达到同步转速(nSync)的最佳时间点(tSync)在变速器制动器的断开过程期间借助于输入转速的转速分布依赖于输出转速的梯度来确定，且直至发出断开信号的时间段依赖于当前的输入转速和其梯度以及当前的输出转速和其梯度在考虑变速器制动器在断开信号发出与断开过程开始(tAbs0)之间的断开延迟时间(TTA)的情形下通过从达到同步转速的时间点反算来获知。
文档编号F16H3/12GK102792065SQ201180013486
公开日2012年11月21日 申请日期2011年2月14日 优先权日2010年3月11日
发明者马库斯·甘索尔 申请人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司