专利名称：汽车－自动变速器中的变速器制动器的控制和调节方法
技术领域：
本发明涉及根据专利权利要求1前序部分的、汽车-自动变速器中的变速器制动器的控制和调节方法。
从实践中已知手动和自动变速器，它们具有输入轴、与输入轴同轴的输出轴和中间轴。档位数与变速器轴上的齿轮副对应，其中总是在变速器轴上固定的固定齿轮与至少一个布置在另一个变速器轴上的空套齿轮啮合。
在换档过程中，通常空套齿轮之一通过形状锁合作用的联结装置与其变速器轴抗扭连接，所述联结装置传递全部驱动力矩。为能够用简单的、节省空间的并且易于换档的设备传递大驱动力矩，优选地使用形状锁合的联结。但在接合过程或换档过程中，借助单独的换档离合器和起动离合器中断发动机的牵引力。
为使变速器能够简单地、容易地、无冲击地、快速并低噪声地换档，联结装置的要连接的零件在相互啮合之前，必须具有几乎相同的转速。为此设置了同步装置，在牵引力中断过程中，该同步装置使换档离合器或起动离合器与各个要连接的联结装置之间的动力传动系的驱动侧零件的转速降低到或增加到某一转速，该转速通过行驶速度和目标档位的变速器传动比预先给定。当从较低档位向较高档位转换时，通过该同步装置将变速器驱动侧零件制动，而在从较高档位向较低档位转向时，通过该同步装置使变速器驱动侧零件加速。
为了该加速过程或减速过程，通常的同步装置具有摩擦锥体形式的摩擦离合器。该摩擦离合器不应传递全部的驱动扭矩，而是仅做同步功，所述同步功由变速器驱动侧零件的旋转质量的惯性矩以及由摩擦决定的阻力矩产生。因此，相应地摩擦离合器的尺寸小。
通常为这些形状锁合联结装置中的每一个都分配了一个同步装置。但也可以是一个中心同步装置承受多个或者全部形状锁合联结装置的同步功。
为将汽车的驾驶员从与换档过程相关的机械换档和连接过程解脱出来，在自动换档变速器情况下，换档和连接过程由可助力操作的操纵装置承担，该操纵装置由控制装置或调节装置控制。为此，这种控制装置或调节装置从汽车传感器获知与各个换档过程有关的驾驶员意愿，并据此借助存储的控制程序和调节程序控制或调节变速器内的换档过程。
在这种自动换档变速器情况下，例如可如下控制和调节同步过程，即在换低档过程情况下，通过提高发动机转速来提高变速器输入轴和中间轴的转速，而在换高档情况下，对变速器驱动侧的轴进行制动。为进行这种制动过程，中心同步的变速器通常具有变速器制动器，该变速器制动器与中间轴机械联结。该变速器制动器可电、液压或者还可气动操作，其中气动操作是在载货汽车情况下常用的操作方式。
从DE 196 52 916 A1中已知带有可液压或者气动操作的变速器制动器的自动换档变速器，在后者情况下可作用于中间轴。为此，变速器制动器的压力介质控制阀由微处理器根据希望的换档类型和其它的行驶工作条件进行控制。
如果例如在换高档情况下，预先选择了较高的档位并且相应地必须制动中间轴以便同步，则微处理器根据预先选择的传动比和借助传感器检测到的变速器输出转速为中间轴计算出期望-转速(同步转速)，在达到期望-转速情况下，目标档位空套齿轮可与该轴机械联结。
但由于在气动执行机构情况下空气压力通常难以调整，以及环境条件是变化的，所以这种气动变速器制动器的制动功率以及特别制动梯度波动严重。为达到必须的转速窗口，即预先给定的变速器输入轴或由其驱动的中间轴的实际-转速与具体换档过程的期望-转速的最大距离，根据该现有技术，还要另外获知变速器制动器的制动梯度，并且微处理器在控制变速器制动器时还要考虑该制动梯度。为此，微处理器操纵控制阀，以达到上述预先给定的期望值和从而达到同步转速，使联结装置与相关的空套齿轮接合。
可惜的是同步转速对于一个换档过程来说不是固定的值，而是另外取决于路面坡度，因为在起动离合器和换档离合器脱开以及上坡路面情况下的换档过程中，会导致负的汽车加速度并从而导致变速器输出转速下降，或者在下坡路、未启动脚制动器情况下，会导致正的汽车加速度。在根据现有技术的变速器制动器控制方法和调节方法情况下，至今未考虑这些影响，因此其工作方式更确切地说是不完整的。
因此，未在先公开的DE 103 05 254 A1建议，除上述控制和调节变速器制动器的值以外，还利用变速器输出轴转速的梯度。通过该构思，变速器输出轴转速与目标档位的传动比一起与中间轴转速建立关系，以及比直到那里为止已知的更好地考虑了环境和/或路面对换档过程的影响。因此，在变速器制动器的控制和调节中也可包括特别在换档过程中出现的变速器输出轴转速的快速变化。
此外，从该DE 103 05 254 A1中已知，从变速器输入轴转速或者中间轴转速的梯度以及通过开始所述的驱动影响改变的变速器输出轴转速的梯度计算出总梯度，该总梯度可用于计算在达到同步时刻情况下关于变速器制动器操作持续时间的断开时刻。由此还可在变速器制动器摩擦系数变化并且输出转速梯度变化的情况下，为可靠、快速并且平稳的换档过程较精确地确定该断开时刻。
虽然通过上述方法已经可明显改善变速器制动器的工作性能，但还有另外的优化可能。
以此为背景，本发明的任务是，特别在换高档过程情况下，继续进一步改善变速器制动器的工作性能并从而改善自动变速器的换档性能，使其最佳的断开时刻比目前可确定的更好。
独立权利要求的特征给出了该任务的解决方案，而从属权利要求给出了本发明的优选设计方案和改进方案。
本发明的基础是，必须提前在计算的断开时刻之前，即在考虑一定的超前时间的情况下，断开变速器制动器以平衡后面的惯性运行时间，以实现最佳的换高档过程。但该超前时间对于各个变速器制动器不是相同的，相反地，它们在实践中受到制动器个体控制的影响。因此，为改善变速器制动器接合特性，必须获知变速器制动器关于其个体惯性运动时间的特性，并在变速器制动器运行情况下单独考虑进去。
因此，根据本发明，建议了构造为中间轴式变速器的自动变速器的变速器制动器的控制和调节方法，其中该变速器备有变速器输入轴、变速器输出轴和可由变速器输入轴驱动的至少一个中间轴，并且其中在变速器输入轴、中间轴和/或变速器输出轴上可转动地支承有空套齿轮和/或抗扭布置了固定齿轮，这些齿轮至少成对相互啮合，其中空套齿轮可借助联结装置与其变速器轴抗扭连接，以实现换档。
此外，该变速器具有变速器制动器，由控制器进行控制，在换高档情况下用所述变速器制动器对中间轴进行制动，使中间轴的转速在接合时刻与同步转速相符或者与同步转速接近到预定的距离，其中为确定变速器制动器的断开时刻，考虑了中间轴转速或变速器输入轴转速的制动梯度以及变速器输出轴转速的梯度。为进一步改善换高档过程，在这种变速器情况下，在考虑了超前时间的情况下，在计算的断开时刻之前断开变速器制动器。
因为每个变速器制动器具有在界限上独立的工作特性，所以在本发明的设计方案中，为在自动变速器内安装的变速器制动器另外至少单独测定一次超前时间，虽然在每次换高档过程中重复自适应地确定该超前时间是优选的。为此，优选地根据完成的换高档过程的质量，特别是考虑到参与换档过程的旋转变速器部件的同步过程，估算该超前时间。
优选地使用达到预定的窄目标转速窗作为完成的换高档过程质量的评价标准，所述目标转速窗应由变速器输入转速根据制动器接合来达到。该目标转速窗的上转速界限在此优选地低于在换高档之后可测量的期望-变速器输入转速。
为确定变速器制动器的最佳断开时刻，超前时间的值优选地在每个换高档过程中适应性重新确定。为此，将变速器输入转速与目标转速窗的上限和下限进行比较。如果如所追求的，以在目标转速窗内的变速器输入转速实现接合过程，则至少对于下一个换高档过程来说，超前时间保持不变。
但当以目标转速窗以外的变速器输入转速进行接合过程时，要重新计算超前时间。通过该构思，可以为后面的换高档过程确定更好的变速器制动器断开时刻。由此最终比已知的方法再次提高了换高档过程的换档质量。
为重新计算变速器制动器断开的超前时间，根据本发明，建议了两种不同的方法。在第一种方法情况下，如果以低于目标转速窗的转速实现接合过程，则将下一换高档过程的超前时间延长预定的时间间隔，而当以高于目标转速窗的转速实现接合过程时，将超前时间缩短预定的时间间隔。
该预定的时间间隔是较短的时间间隔，从而在几个换高档过程期间就能可靠地达到有望获得最佳换高档质量的目标转速窗。
在第二方法情况下，为计算新的超前时间，首先在运行的换高档过程期间确定变速器输入轴的最大转速梯度，然后确定接合过程期间的变速器输入转速与目标转速窗中点之间的转速差，最后通过将上述转速差除以最大转速梯度计算出下一个换高档过程的改变值。将该改变值数学应用于(即加或减)以前的超前时间，就为后面的换高档过程产生新的超前时间。
借助该第二构思，已经可以通过使用新的超前时间为下面的换高档过程实现明显改善的换高档过程。
下面描述附图以便更好地理解本发明。其中
图1为换高档过程相关的变速器转速的时间历程曲线图，图2为与图1类似的曲线图，但带有用于确定变速器输入转速梯度的解释。
在图1中所示的曲线图中，首先示出了在换高档过程中变速器输入转速1在时间上的历程。如这种换高档过程中所常见的，通过未示出的变速器制动器使变速器输入转速从较高的转速水平开始减速，直到与期望-变速器输入转速2相符或至少非常接近为止。该期望-变速器输入转速2位于同步过程-转速窗4内，在达到该期望-变速器输入转速情况下，相邻的较高变速器档位的变速器部件基本上能够机械联结。
但为实现非常舒适的换高档过程，希望使变速器输入转速1减速，直到其位于目标转速窗3内为止，所述目标转速窗又限定在同步过程-转速窗4的中点。此外，优选的是目标转速窗3的上界低于期望-变速器输入转速2。为确定变速器制动器的断开时刻，如上所述，考虑中间轴转速或变速器输入转速的制动梯度以及变速器输出轴转速的梯度。
如图1中所示，可通过变速器制动器使变速器输入转速1减速，使该转速以其转速历程5位于目标转速窗3之内、目标转速窗之上(历程6)或者目标转速窗之下(历程7)。因为只有当通过良好匹配的变速器制动器断开时刻使变速器输入转速位于目标转速窗3内时，才能获得最好的换高档质量，所以根据本发明，在考虑了超前时间的情况下，在计算的断开时刻之前断开变速器制动器。该超前时间优选地在每个换高档过程中或之后重新计算，从而使其可用于下一换高档过程。
当变速器输入转速在刚刚进行的换高档过程中位于目标转速窗内时，可以省却超前时间的这种重新计算。
只要以低于目标转速窗3的转速实现后面档位的变速器部件接合(变速器输入转速历程7)，则在第一根据本发明的方法中，使下面换高档过程的超前时间增加预定的时间间隔，从而最后变速器制动器的制动时间不象前面的换高档过程中那样长，因此变速器输入转速1获得较高的值。
如果与此相反，在目标转速窗3之上的变速器输入转速6情况下进行接合过程，则使超前时间缩短预定的时间间隔。通过该措施，使考虑了超前时间的断开时刻更靠近前面计算出的断开时刻，从而变速器制动器的制动时间比在前面换高档过程中更长。因此，最后变速器输入转速1获得较低的值。
在两个上述调整过程中情况下，优选地选择小的时间间隔，以缩短或延长超前时间。由此能够在几个换高档过程之后就可达到目标转速窗3。
根据另一个根据本发明的方法，为达到目标转速窗3，首先确定在进行的换高档过程中的变速器输入转速1的最大转速梯度10，然后确定在接合过程期间的变速器输入转速8和期望-转速窗3的中点9之间的转速差11，最后通过转速差11除以最大转速梯度10来计算出下一个换高档过程的改变值。通过随后把上次换高档过程的超前时间加上或减去该改变值，就为下一个换高档过程计算出并准备好新的超前时间了。
通过该第二方法，可相应地为直接相邻的下一个换高档过程计算出明显改善的超前时间，其中与最先提到的构思相比，仅需要在相关的控制器内稍稍提高的计算费用。
附图标记1 变速器输入转速2 换档之后的期望-变速器输入转速3 目标转速窗4 转速窗同步过程5 变速器输入转速的历程导致超前时间的较小变化6 变速器输入转速的历程导致超前时间延长7 变速器输入转速的历程导致超前时间缩短8 变速器输入转速的可能历程9 目标转速窗的中点10 确定变速器输入转速的最大梯度11 接合过程的转速和期望-转速窗中点的转速差
权利要求
1.构造为中间轴式变速器的自动变速器的变速器制动器的控制和调节方法，所述自动变速器带有变速器输入轴、变速器输出轴和可由变速器输入轴驱动的至少一个中间轴，其中在变速器输入轴、中间轴和/或变速器输出轴上可旋转地支承有空套齿轮和/或抗扭布置有固定齿轮，这些齿轮至少成对相互啮合，其中空套齿轮可借助联结装置与其变速器轴抗扭连接以实现换档，所述自动变速器还带有变速器制动器，由控制器控制的中间轴在换高档情况下可利用所述变速器制动器进行制动，使中间轴的转速在接合时刻与同步转速相符或者与同步转速接近到预定的距离，其中为确定变速器制动器的断开时刻，考虑了中间轴转速或变速器输入转速的制动梯度以及变速器输出轴转速的梯度，其特征在于，考虑超前时间，在计算的断开时刻之前断开变速器制动器。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，至少单独一次地和/或以预定的距离自适应地或者通过在各个换高档过程中重复自适应地计算超前时间，为在自动变速器内安装的变速器制动器确定超前时间。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，根据完成的换高档过程的质量，特别是考虑到参与换档过程的旋转变速器部件的同步过程，估算该超前时间。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，变速器输入转速(1)由于制动器接合而达到预定的目标转速窗(3)是完成的换高档过程质量的评价标准，其中该目标转速窗(3)的上转速界限低于在换高档之后存在的期望-变速器输入转速(2)。
5.根据前述权利要求中至少一项的方法，其特征在于，当以在目标转速窗(3)内的变速器输入转速(5)实现接合过程时，对于未来的换高档过程的超前时间的值保持不变，当以目标转速窗(3)以外的变速器输入转速(6；7)进行接合过程时，重新计算超前时间。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，当以低于目转速窗(3)的转速实现接合过程时，对于下一换高档过程的超前时间延长预定的时间间隔，而当以高于目标转速窗(3)的转速实现接合过程时，超前时间缩短预定的时间间隔。
7.根据权利要求5的方法，其特征在于，为计算新的超前时间，在运行的换高档过程期间确定变速器输入转速的最大转速梯度(10)，确定接合过程期间的变速器输入转速(8)与期望-转速窗(3)中点(9)之间的转速差(11)，通过将上述转速差(11)除以最大转速梯度(10)计算出下一个换高档过程的改变值，并且将该改变值应用于上次换高档过程的超前时间，为下次换高档过程计算出新的超前时间。
全文摘要
本发明涉及中间轴式自动变速器的变速器制动器的控制和调节方法，其中在换高档情况下变速器制动器对变速器输入轴或中间轴进行制动，使该轴的转速(1)在接合时刻与通过变速器输出转速和目标档位的传动比而预先给定的同步转速相符或者与同步转速接近到预定的距离。为此，借助中间轴转速或变速器输入轴转速的制动梯度以及变速器输出轴转速的梯度，计算出变速器制动器的断开时刻。此外，为进一步改善换档质量，在考虑了超前时间的情况下，在计算的断开时刻之前断开变速器制动器。
文档编号F16H3/12GK1813147SQ200480018144
公开日2006年8月2日 申请日期2004年6月8日 优先权日2003年7月5日
发明者福尔克尔·巴赫曼, 马里奥·施泰因博恩, 鲁道夫·卡尔特霍夫, 安东尼·罗伯特·萨伊曼 申请人:Zf 腓德烈斯哈芬股份公司