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Title:
METHOD FOR CONTROLLING A TRANSMISSION BRAKE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/110400
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling a transmission brake of an automated gearbox that has a countershaft design and is provided with dog clutches, wherein said brake can be actuated hydraulically or pneumatically by means of an inlet valve (13) and an outlet valve (15). In order to precisely determine the time period until a deactivation signal (TSA) is output in order to open the outlet valve, the current input speed (nE_akt) and the current output speed (nA_akt) are detected by means of sensors and used to calculate the gradients of the input speed (ΔnE/Δt) and of the output speed (ΔnA/Δt), the speed curve of the input speed (nE(t)) during the upcoming deactivation process of the transmission brake (1) is determined depending on the gradient of the input speed by means of a quadratic time function, the optimal time (tsync) for reaching the synchronization speed (nsync) during the deactivation process of the transmission brake is determined by means of the speed curve of the input speed depending on the gradient of the output speed, and the time period until the deactivation signal is output is determined depending on the current input speed and the gradient thereof and the current output speed and the gradient thereof, by means of a back-calculation from the time when the synchronization speed was reached, taking into account a deactivation dead time (TTA) of the transmission brake between when the deactivation signal was output and the deactivation process (TAbso) was started.

Inventors:
GANSOHR, Marcus (Haldenweg 17, Salem, 88682, DE)
Application Number:
EP2011/052088
Publication Date:
September 15, 2011
Filing Date:
February 14, 2011
Export Citation:
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Assignee:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (88038 Friedrichshafen, DE)
GANSOHR, Marcus (Haldenweg 17, Salem, 88682, DE)
International Classes:
F16H61/04; F16H3/12; B60W50/00; F16H59/40; F16H59/42
Foreign References:
DE10330517A1
DE102005032225B3
US20070042865A1
DE19652916A1
DE19652916B4
DE10305254A1
DE10330517A1
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verfahren zur Steuerung einer Getriebebremse eines in Vorgelegebauweise ausgeführten und mit Klauenkupplungen versehenen automatisierten Schaltgetriebes, die mit einer eingangsseitigen Getriebewelle (2) in Wirkverbindung steht und mittels eines Einlassventils (1 3) und eines Auslassventils (1 5) , die jeweils als ein 2/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildet sind, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar ist, wobei bei einer Hochschaltung von einem Lastgang in einen Zielgang nach dem Auslegen des Lastgangs zur Synchronisierung des Zielgangs zunächst das Einlassventil ( 1 3) geöffnet und das Auslassventil (1 5) geschlossen wird, nach dem Einstellen eines Bremsmomentes (MBI-O) das Einlassventil (1 3) geschlossen wird, und während des Abbremsens der eingangsseitigen Getriebewelle (2) der Zeitraum bis zur Ausgabe eines Abschaltsignals (TSA) zum Öffnen des Auslassventils ( 1 5) in Abhängigkeit einer Eingangsdrehzahl (nE) und deren Gradient (ΔηΕ / Δΐ) sowie einer Ausgangsdrehzahl (nA) und deren Gradient (ΔηΑ / Δΐ) derart bestimmt wird, dass die Eingangsdrehzahl (nE) nach dem Abschalten der Getriebebremse (1 ) weitgehend einer vorgegebenen Synchrondrehzahl entspricht (nE ~ nA), dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Eingangsdrehzahl (nE akt) und die aktuelle Ausgangsdrehzahl (nA_akt) sensorisch erfasst und daraus jeweils die Gradienten der Eingangsdrehzahl (ΔηΕ / Δΐ) und der Ausgangsdrehzahl (ΔηΑ / Δΐ) berechnet werden, dass der Drehzahlverlauf der Eingangsdrehzahl (nE(t)) während des bevorstehenden Abschaltvorgangs der Getriebebremse ( 1 ) in Abhängigkeit des Gradienten der Eingangsdrehzahl (ΔηΕ / Δΐ) mittels einer quadratischen Zeitfunktion bestimmt wird, dass der optimale Zeitpunkt (tsync) zum Erreichen der Synchrondrehzahl (nSync) während des Abschaltvorgangs der Getriebebremse (1 ) mittels des Drehzahlverlaufs der Eingangsdrehzahl (nE(t)) in Abhängigkeit des Gradienten der Ausgangsdrehzahl (ΔηΑ / Δΐ) bestimmt wird, und dass der Zeitraum (TSA) bis zur Ausgabe des Abschaltsignals in Abhängigkeit der aktuellen Eingangsdrehzahl (nE akt) und deren Gradient (ΔηΕ / Δΐ) sowie der aktuellen Ausgangsdrehzahl (nA akt) und deren Gradient (ΔηΑ / Δΐ) durch eine Rückrech- nung von dem Zeitpunkt (tsync) des Erreichens der Synchrondrehzahl (nSync) unter Berücksichtigung einer Abschalttotzeit (TTA) der Getriebebremse (1 ) zwischen der Ausgabe des Abschaltsignals (tsA) und dem Beginn des Abschaltvorgangs (tAbso) ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient der Eingangsdrehzahl (ΔηΕ / At) bis zum Beginn des Abschaltvorgangs (tAbso) und der Gradient der Ausgangsdrehzahl (ΔηΑ/ At) bis zum Erreichen der Synchrondrehzahl (nSync) jeweils als konstant angenommen und als Differenzenquotient aus zwei aktuell aufeinanderfolgend erfassten Drehzahlwerten (ΠΕ_ , nE_i-i ; riAj, nA_i-i ) und der Zeitspanne zwischen der Erfassung der Drehzahlwerte (ti - ti-i ) berechnet werden (ΔηΕ / At = (nE i - nE_i-i ) / (ti - tn ),

ΔηΑ / Δΐ = (ηΑ_ί - ηΑ_ί-ι) / (ΐί - ΐί-1)).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlverlauf der Eingangsdrehzahl (nE(t)) während des Abschaltvorgangs der Getriebebremse mit der Zeitfunktion nE(t) = nE 0 + ΔηΕ / Δΐ * t + FAbs * t2 ermittelt wird, wobei mit nE 0 die Eingangsdrehzahl zu Beginn des Abschaltvorgangs (tAbso) und mit FAbs ein vorab bestimmter, für den Zeitverlauf des Abschaltvorgangs der Getriebebremse (1 ) charakteristischer Abschaltfaktor bezeichnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlverlauf der Eingangsdrehzahl (nE(t)) während des Abschaltvorgangs der Getriebebremse (1 ) mit der Zeitfunktion

nE(t) = nE 0 + (MBI-O + Mw) / (JGE * 2π) * t - MBro / (JGE * 4π * TAbs) * t2

oder mit der Zeitfunktion

nE(t) = nE 0 + AnE / At * t - 1 / (2TAbs) * (ΔηΕ / At)Br * t2

ermittelt wird, wobei mit MBro das Bremsmoment der Getriebebremse (1 ) zu Beginn des Abschaltvorgangs (tAbso), mit Mw ein während des Hochschaltvorgangs auf die Eingangswelle des Schaltgetriebes wirksames Widerstandsmoment, mit JOE das Massenträgheitsmoment der rotierenden Bauteile des eingangsseitigen Teils des Schaltgetriebes, mit TAbs die Abschaltdauer der Getriebebremse (1 ) unter Annahme eines linearen Abbaus des Bremsmomentes (MBr(t) = MBro (1 - t/TAbs)), und mit (ΔηΕ / Δΐ)Βι- der auf das Bremsmoment MBro der Getriebebremse (1 ) zurückzuführende Gradient der Eingangsdrehzahl bezeichnet sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der optimale Zeitpunkt (tsync) zum Erreichen der Synchrondrehzahl (nsync) bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl größer oder gleich einem auf ein resultierendes Widerstandsmoment Mw zurückzuführenden Gradienten der Eingangsdrehzahl (ΔηΑ / Δί > (ΔηΕ / Δί)νν) als derjenige Zeitpunkt tsync bestimmt wird, bei dem der Gradient der Eingangsdrehzahl dnE / dt den Wert dieses Gradienten (ΔηΕ / Δί)νν erreicht (dnE / dt = (ΔηΕ / Δί)νν), und bei einem Gra¬ dienten der Ausgangsdrehzahl kleiner dem auf das Widerstandsmoment Mw zurückzuführenden Gradienten der Eingangsdrehzahl (ΔηΑ / Δΐ < (ΔηΕ / Δΐ)νν) als derjenige Zeitpunkt tsync bestimmt wird, bei dem der Gradient der Eingangsdrehzahl dnE / dt den Wert des Gradienten der Ausgangsdrehzahl ΔηΑ / Δΐ erreicht (dnE / dt = ΔηΑ / Δΐ).

6. Verfahren nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der optimale Zeitpunkt tsync zum Erreichen der Synchrondrehzahl (nSync) bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl ΔηΑ / Δΐ > (ΔηΕ / At)w mit der Gleichung tSync = - 1 / 2FAbs * (ΔηΕ / ΔΪ)ΒΓ und bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl ΔηΑ / Δΐ < (ΔηΕ / At)w mit der Gleichung tSync = 1 / 2FAbs * (ΔηΑ / Δί - ΔηΕ / Δί) berechnet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der optimale Zeitpunkt tsync zum Erreichen der Synchrondrehzahl (nSync) bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl ΔηΑ / Δΐ > (ΔηΕ / Δί)νν mit der Gleichung tsync = Abs und bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl ΔηΑ / At < (ΔηΕ / Ät)w mit der Gleichung tsync = Abs * (1 + ((ΔηΕ / At)w - (ΔηΑ / At)) / (ΔηΕ / At)ßr) berechnet wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitraum bis zur Ausgabe des Abschaltsignals TSA zum Öffnen des Auslassventils (1 5) bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl ΔηΑ / Δΐ > (ΔηΕ / Δΐ)νν mit der Gleichung

TSA = (nE_akt - nA_akt) / ((ΔηΑ / Δΐ) - (ΔηΕ / Δΐ)) -ΤΤΑ +

1 / 2FAbs * (ΔηΕ / At)Br * (1 + Vz (ΔηΕ / At)Br / ((ΔηΑ / Δΐ) - (ΔηΕ / Δΐ)) und bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl ΔηΑ / At < (ΔηΕ / At)w mit der Gleichung

TSA = (nE_akt - nA_akt) / ((ΔηΑ / At) - (ΔηΕ / Δΐ)) -TTA -

1 / 4FAbs * ((ΔηΑ / Δΐ) - (ΔηΕ / Δΐ))

berechnet wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 4, 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitraum bis zur Ausgabe des Abschaltsignals TSA zum Öffnen des Auslassventils (1 5) bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl ΔηΑ / At > (ΔηΕ / Δΐ)νν mit der Gleichung

TSA = (nE_akt - nA_akt) / ((ΔηΑ / At) - (AnE / At)) -TTA -

TAbs * (1 + 1/2 (AnE / At)Br / ((ΔηΑ / At) - (AnE / At))

und bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl AnA / At < (ΔηΕ / At)w mit der Gleichung

TSA = (nE_akt - nA_akt) / ((AnA / At) - (AnE / At)) -TTA - /2 TABS * (1 + ((AnE / At)w - (ΔηΑ / At)) / (AnE / At)Br)

berechnet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitraum bis zur Ausgabe des Abschaltsignals (TSA) zum Öffnen des Auslassventils (1 5) bei einem absolut extrem niedrigen Gradienten der Ausgangsdrehzahl (|ΔηΑ / At| « |ΔηΕ / At| und/oder ΔηΑ / Δΐ = 0) und bei einem zugleich vernachlässigbar kleinen Widerstandsmoment Mw ((ΔηΕ / Δΐ)νν = 0 ;

ΔηΕ / Δΐ =(ΔηΕ / Δΐ)ΒΓ) mit der Gleichung

TSA = (nA_akt - nE_akt) / (ΔηΕ / Δΐ) -TTA + 1 / 4FABS * (ΔηΕ / Δΐ)

oder mit der Gleichung

TSA = (nA_akt - nE_akt) / (ΔηΕ / Δΐ) -TTA - V2 TABS

berechnet wird.

1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass der auf das Widerstandsmoment (Mw) zurückzuführende Gradient der Eingangsdrehzahl (ΔηΕ / At)w nach dem Auslegen des Lastgangs und vor dem Einsetzen der Bremswirkung der Getriebebremse (1 ) ermittelt wird.

1 2. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der auf das Widerstandsmoment (Mw) zurückzuführende Gradient der Eingangsdrehzahl (ΔηΕ / Δΐ)νν nach dem Auslegen des Lastgangs und unmittelbar nach dem Öffnen des Einlassventils ( 1 3) sowie dem Schließen des Auslassventils (1 5) ermittelt wird.

1 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschalttotzeit TTA und/oder der Abschaltfaktor FABS und/oder die Abschaltdauer TABS der Getriebebremse ( 1 ) vorab in Abhängigkeit mindestens eines relevanten Betriebsparameters ermittelt und entsprechend parametriert in einem Datenspeicher eines Getriebesteuergerätes des Schaltgetriebes abgelegt werden.

1 4. Verfahren nach Anspruch 1 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Betriebstemperatur der Getriebebremse (1 ) oder ersatzweise die Betriebstemperatur des Schaltgetriebes als relevanter Betriebsparameter verwendet und zu Beginn einer Hochschaltung sensorisch erfasst wird, und dass bei der Bestimmung des Drehzahlverlaufs der Eingangsdrehzahl nE(t) während des Abschaltvorgangs, des optimalen Zeitpunkts tsync zum Erreichen der Synchrondrehzahl (nSync), und des Zeitraums bis zur Ausgabe des Abschaltsignals TSA zum Öffnen des Auslassventils (15) jeweils der dem erfassten Temperaturwert parametrisch nächstgelegene abgespeicherte Wert oder ein mittels des erfassten Temperaturwertes aus abgespeicherten Werten interpolierter Wert der Abschalttotzeit TTA und/oder des Abschaltfaktors FAbs und/oder der Abschaltdauer TAbs der Getriebebremse (1 ) verwendet wird.

Description:
Verfahren zur Steuerung einer Getriebebremse

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Getriebebremse eines in Vorgelegebauweise ausgeführten und mit Klauenkupplungen versehenen automatisierten Schaltgetriebes, die mit einer eingangsseitigen Getriebewelle in Wirkverbindung steht und mittels eines Einlassventils und eines Auslassventils, die jeweils als ein 2/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildet sind, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar ist, wobei bei einer Hochschaltung von einem Lastgang in einen Zielgang nach dem Auslegen des Lastgangs zur Synchronisierung des Zielgangs zunächst das Einlassventil geöffnet und das Auslassventil geschlossen wird, nach dem Einstellen eines Bremsmomentes das Einlassventil geschlossen wird, und während des Abbremsens der eingangsseitigen Getriebewelle der Zeitraum bis zur Ausgabe eines Abschaltsignals zum Öffnen des Auslassventils in Abhängigkeit einer Eingangsdrehzahl und deren Gradient sowie einer Ausgangsdrehzahl und deren Gradient derart bestimmt wird, dass die Eingangsdrehzahl nach dem Abschalten der Getriebebremse weitgehend einer vorgegebenen Synchrondrehzahl entspricht.

Ein für einen Längseinbau vorgesehenes, in Vorgelegebauweise ausgeführtes Schaltgetriebe weist üblicherweise eine Eingangswelle, mindestens eine Vorgelegewelle, und eine Ausgangswelle auf. Die Eingangswelle ist über eine als Anfahr- und Schaltkupplung wirksame Motorkupplung mit der Triebwelle des Antriebsmotors verbindbar und von dieser trennbar. Die Vorgelegewelle ist achsparallel zu der Eingangswelle angeordnet und steht mit dieser permanent über eine zumeist aus einem Stirnzahnradpaar mit zwei auf der jeweiligen Getriebewelle (Eingangswelle und Vorgelegewelle) drehfest angeordneten Festrädern gebildeten Eingangskonstante in Triebverbindung. Die Ausgangswelle ist achsparallel zu der Vorgelegewelle und koaxial zu der Eingangswelle angeordnet und selektiv über mehrere Gangstufen unterschiedlicher Übersetzung mit der Vorgelegewelle verbindbar. Die Gangstufen sind üblicherweise als Stirnzahnradpaare mit jeweils einem auf der einen Getriebewelle (Vorgelegewelle oder Ausgangswelle) drehfest angeordneten Festrad und einem auf der ande- ren Getriebewelle (Ausgangswelle oder Vorgelegewelle) drehbar gelagerten Losrad ausgebildet. Zur Schaltung einer Gangstufe, d.h. der Herstellung einer Triebverbindung zwischen der Vorgelegewelle und der Ausgangswelle mit der Übersetzung der betreffenden Gangstufe, ist jedem Losrad eine Gangkupplung zugeordnet. Die Losräder benachbarter Gangstufen sind üblicherweise zumindest paarweise auf derselben Getriebewelle angeordnet, so dass die Gangkupplungen entsprechend paarweise in Schaltpaketen mit jeweils einer gemeinsamen Schaltmuffe zusammengefasst sind.

Der Schaltungsablauf einer Hochschaltung von einem Lastgang in einen höheren Zielgang beginnt allgemein damit, dass das von dem Antriebsmotor abgegebene Drehmoment reduziert und in etwa gleichzeitig die Motorkupplung geöffnet wird, bevor der Lastgang ausgelegt wird. Danach erfolgt die Synchronisierung des Zielgangs, indem die Eingangsdrehzahl, d.h. die durch die Drehzahl der Eingangswelle oder der Vorgelegewelle bestimmte Drehzahl an dem eingangseitigen Teil der Gangkupplung des Zielgangs, auf die durch die Drehzahl der Ausgangswelle bestimmte Synchrondrehzahl an dem ausgangsseiti- gen Teil der Gangkupplung des Zielgangs abgesenkt wird. Danach wird der Zielgang eingelegt, und anschließend in etwa gleichzeitig die Motorkupplung geschlossen und das abgegebene Drehmoment des Antriebsmotors wieder erhöht. Bei automatisierten Schaltgetrieben wird die Eingangsdrehzahl üblicherweise mittels eines an der Eingangswelle angeordneten Drehzahlsensors erfasst, wogegen die Ausgangsdrehzahl mittels eines an der Ausgangswelle angeordneten Drehzahlsensors erfasst wird. Für die Vergleichbarkeit beider Drehzahlen ist es erforderlich, diese auf eine einzige Getriebewelle zu beziehen, d.h. entsprechend umzurechnen. Da es aber besonders bei paarweise wechselnder Anordnung der Losräder auf der Vorgelegewelle und der Ausgangswelle relativ umständlich wäre, die Drehzahlen jeweils auf die an sich relevante Getriebewelle mit der Gangkupplung des jeweiligen Zielgangs umzurechnen, ist es üblich, beide Drehzahlen jeweils unabhängig von der Anordnung des betreffenden Losrades einheitlich auf dieselbe Getriebewelle, vorzugsweise auf die Eingangswelle, zu beziehen. Hierzu ist es nur erforderlich, die an der Ausgangswelle erfasste Ausgangsdrehzahl durch Multiplikation mit der Übersetzung des Zielgangs und der Übersetzung der Eingangskonstanten auf die Eingangswelle umzurechnen, wogegen die an der Eingangswelle erfasste Eingangsdrehzahl unverändert beibehalten werden kann. Vorliegend wird die an sich bekannte Umrechnung der Drehzahlen nicht explizit behandelt, sondern unter der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl werden jeweils die bereits auf eine gemeinsame Getriebewelle, insbesondere die Eingangswelle, bezogenen Drehzahlen verstanden.

Allgemein als Klauenkupplungen bezeichnete unsynchronisierte Gangkupplungen weisen im Vergleich zu mittels Reibringen und Sperrverzahnungen synchronisierten Gangkupplungen einen deutlich einfacheren Aufbau, geringere Herstellungskosten, kompaktere Abmessungen, und eine wesentlich geringere Verschleiß- und Defektanfälligkeit auf. Bei einem mit Klauenkupplungen versehenen automatisierten Schaltgetriebe erfolgt die Synchronisierung des Zielgangs bei einer Hochschaltung bevorzugt über eine zentral angeordnete steuerbare Bremsvorrichtung, wie z.B. über eine mit der Eingangswelle oder der Vorgelegewelle in Wirkverbindung stehende Getriebebremse. Die Steuerung einer Getriebebremse und eines Schaltstellers zur Synchronisierung und zum Einlegen eines unsynchronisierten Zielgangs ist im Vergleich zur stellweg- abhängigen stellgeschwindigkeits- und Stellkraftvariablen Steuerung eines Schaltstellers zum Synchronisieren und Einlegen eines synchronisierten Zielgangs vergleichsweise einfach, da hierzu im Wesentlichen die Sensordaten der an der Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordneten Drehzahlsensoren ausreichen.

Eine typische Getriebebremse eines in Vorgelegebauweise ausgeführten automatisierten Schaltgetriebes ist in der DE 196 52 91 6 B4 beschrieben. Diese bekannte Getriebebremse ist als eine hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Lamellenbremse ausgebildet und an dem motorseitigen Ende der Vorgelegewelle des Schaltgetriebes angeordnet. Die Lamellen der Getriebebremse sind über innere und äußere Mitnahmeverzahnungen wechselweise drehfest mit der Vorgelegewelle und einem gehäusefest montierten Bremsgehäuse verbunden. Die Betätigung der Getriebebremse erfolgt über einen in einem

Bremszylinder axialbeweglich angeordneten Kolben, der axial außen von dem steuerbaren Stelldruck in dem Druckraum des Bremszylinders beaufschlagt und hierdurch entgegen der Rückstellkraft einer zwischen dem Kolben und der Vorgelegewelle angeordneten Feder gegen die Lamellen gedrückt wird. Die Steuerung des in dem Druckraum wirksamen Stelldruckes erfolgt über ein ein- gangsseitig mit einer Druckleitung verbundenes Einlassventil und ein aus- gangsseitig mit einer Drucklosleitung verbundenes Auslassventil, die ausgangs- bzw. eingangsseitig über jeweils einen kurzen Kanal mit dem Druckraum des Bremszylinders in Verbindung stehen. Die beiden Ventile können wahlweise als 2/2-Wege-Magnetschaltventile, die einfache Steuerungsabläufe ermöglichen und der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegen, oder als 2/2-Wege- Magnettaktventile, die kompliziertere Regelungsabläufe ermöglichen, ausgeführt sein.

In der DE 103 05 254 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Getriebebremse eines in Vorgelegebauweise ausgeführten und mit Klauenkupplungen versehenen automatisierten Schaltgetriebes beschrieben, bei dem während der hochschaltungsbedingten Abbremsung der Vorgelegewelle die Anzahl der Programmzyklen bzw. der Zeitraum bis zum Erreichen der Synchrondrehzahl unter Berücksichtigung des Gradienten der Ausgangsdrehzahl ermittelt wird. Hierdurch wird berücksichtigt, dass die durch die Ausgangsdrehzahl bestimmte Synchrondrehzahl keine Konstante darstellt, sondern während der schaltungsbedingten Zug- oder Schubkraftunterbrechung, z.B. beim Befahren einer Steigungsstrecke, abfallen und, z.B. beim Befahren einer Gefällstrecke, ansteigen kann. Zur Ermittlung des Synchronzeitpunktes wird ein sogenannter Summengradient gebildet, der als Differenz der Gradienten der Ausgangsdrehzahl und der Eingangsdrehzahl eine Art Effektivgradient darstellt. Dieses bekannte Verfahren geht jedoch davon aus, dass die Getriebebremse mit Erreichen des Synchronzeitpunktes spontan, d.h. ohne eine zeitliche Verzögerung bis zum Beginn des Abschaltvorgangs und ohne einen stetigen Ab- bau des Bremsmomentes, abgeschaltet wird, was aber mit der Realität nicht übereinstimmt.

In einem verbesserten Verfahren nach der DE 103 30 517 A1 ist daher eine Vorhaltezeit vorgesehen, durch die das Ansprechverhalten der Steuerungseinrichtung der Getriebebremse und der Getriebebremse selbst berücksichtigt wird. Das Signal zum Abschalten der Getriebebremse wird in diesem Verfahren um eine Vorhaltezeit vor Erreichen des ermittelten Synchronzeitpunktes ausgegeben. Des weiteren ist in diesem Verfahren vorgesehen, dass die Qualität von Hochschaltungen im Hinblick auf das Erreichen eines vorgegebenen Zieldrehzahlfensters zum Zeitpunkt des Einrückens der Gangkupplung des Zielgangs bewertet wird, und dass die Vorhaltezeit in Abhängigkeit der Qualität der jeweiligen Hochschaltung unverändert beibehalten, korrigiert, oder neu berechnet wird. In diesem bekannten Verfahren werden jedoch der stetige Abbau des Bremsmomentes der Getriebebremse während des Abschaltvorgangs und der Einfluss von Betriebsparametern, wie z.B. der Betriebstemperatur der Getriebebremse, auf das Ansprechverhalten und den Abschaltvorgang nicht explizit erfasst und demzufolge mit der Vorhaltezeit nur pauschal berücksichtigt, was jedoch mit einer gewissen Ungenauigkeit dieses Verfahrens verbunden ist.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung einer Getriebebremse der eingangs genannten Art eines in Vorgelegebauweise ausgeführten und mit Klauenkupplungen versehenen automatisierten Schaltgetriebes anzugeben, mit dem die Steuerungseigenschaften der Getriebebremse genauer berücksichtigt werden, und somit die Schaltqualität von Hochschaltungen des Schaltgetriebes weiter verbessert wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die aktuelle Eingangsdrehzahl n E a kt und die aktuelle Ausgangsdrehzahl n A _akt sensorisch erfasst und daraus jeweils die Gradienten der Eingangsdrehzahl Δη Ε / Δί und der Ausgangsdrehzahl Δη Α / Δί berechnet werden, dass der Drehzahlverlauf der Eingangsdrehzahl n E (t) während des bevorstehenden Abschaltvorgangs der Getriebebremse in Abhängigkeit des Gradienten der Eingangsdrehzahl Δη Ε / Δί mittels einer quadratischen Zeitfunktion bestimmt wird, dass der optimale Zeitpunkt ts yn c zum Erreichen der Synchrondrehzahl n Sy nc während des Abschaltvorgangs der Getriebebremse mittels des Drehzahlverlaufs der Eingangsdrehzahl n E (t) in Abhängigkeit des Gradienten der Ausgangsdrehzahl Δη Α / Δί bestimmt wird, und dass der Zeitraum bis zur Ausgabe des Abschaltsignals T S A in Abhängigkeit der aktuellen Eingangsdrehzahl n E a kt und deren Gradient Δη Ε / Δΐ sowie der aktuellen Ausgangsdrehzahl n A _akt und deren Gradient Δη Α / Δί durch eine Rückrechnung von dem Zeitpunkt ts yn c des Erreichens der Synchrondrehzahl n Sy nc unter Berücksichtigung einer Abschalttotzeit T T A der Getriebebremse zwischen der Ausgabe des Abschaltsignals (t S A) und dem Beginn des Abschaltvorgangs (t A bso) ermittelt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 14 angegeben.

Die Erfindung geht von einer Getriebebremse aus, die in einem in Vorgelegebauweise ausgeführten und mit Klauenkupplungen versehenen automatisierten Schaltgetriebe angeordnet ist und mit einer eingangsseitigen Getriebewelle, d.h. der Eingangswelle oder einer Vorgelegewelle, in Wirkverbindung steht. Zudem wird in der Erfindung vorausgesetzt, dass die Getriebebremse mittels eines Einlassventils und eines Auslassventils, die jeweils als ein 2/2- Wege-Magnetschaltventil ausgebildet sind, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar ist. Bei einer Hochschaltung von einem Lastgang in einen Zielgang wird nach dem Auslegen des Lastgangs zur Synchronisierung des Zielgangs zunächst das Einlassventil geöffnet und das Auslassventil geschlossen. Danach wird nach dem Einstellen des weitgehend konstanten Bremsmomentes M Br o das Einlassventil wieder geschlossen und während des Abbremsens der ein- gangsseitigen Getriebewelle der Zeitraum bis zur Ausgabe eines Abschaltsignals TSA zum Öffnen des Auslassventils, durch das die Getriebebremse abgeschaltet wird, bestimmt. Dieser Abschaltsignalzeitraum T S A wird in Abhängigkeit der aktuellen Eingangsdrehzahl n E _akt und deren Gradient Δη Ε / Δί sowie der aktuellen Ausgangsdrehzahl n A _akt und deren Gradient Δη Α / Δί derart bestimmt, dass die Eingangsdrehzahl n E nach dem Abschalten der Getriebebremse weitgehend einer vorgegebenen Synchrondrehzahl n Sy nc entspricht (n E ~ n A ).

Dadurch, dass der Drehzahlverlauf der Eingangsdrehzahl n E (t) während des bevorstehenden Abschaltvorgangs der Getriebebremse mittels einer quadratischen Zeitfunktion bestimmt, d.h. vorhergesagt wird, entspricht dieser Drehzahlverlauf n E (t) bei Verwendung mindestens einer geeigneten, für den Abbau des Gradienten der Eingangsdrehzahl Δη Ε / Δΐ charakteristischen Kenngröße mit hoher Genauigkeit dem tatsächlichen Drehzahlverlauf der Eingangsdrehzahl. Demzufolge wird, ausgehend von dem auch bestimmten optimalen Zeitpunkt tsync zum Erreichen der Synchrondrehzahl n Sy nc und unter Berücksichtigung einer praktisch vorhandenen Abschalttotzeit T T A der Getriebebremse zwischen der Ausgabe des Abschaltsignals (t SA ) und dem Beginn des Abschaltvorgangs (t A bso), auch der Abschaltsignalzeitraum T SA bis zur Ausgabe des Abschaltsignals zum Öffnen des Auslassventils derart exakt bestimmt, dass die Eingangsdrehzahl n E nach dem Abschalten der Getriebebremse die vorgegebene Synchrondrehzahl n Sy nc mit hoher Genauigkeit erreichen kann (n E = n A ). Eine an der Gangkupplung des Zielgangs zum Zeitpunkt des Einrückens durchaus erwünschte kleine Drehzahldifferenz, mit der eine Zahn-auf-Zahn- Stellung vermeidbar und diese bei einem Auftreten selbsttätig lösbar ist, kann in an sich bekannter Weise durch eine um ein geringes Zeitintervall Ats A frühere oder spätere Ausgabe des Abschaltsignals zum Öffnen des Auslassventils erreicht werden. Gegenüber den bislang bekannten Verfahren zur Steuerung einer Getriebebremse der eingangs genannten Art ist das erfindungsgemäße Verfahren deutlich genauer und erfordert daher in der Praxis keine Korrekturschritte. In guter Übereinstimmung mit den tatsächlichen Drehzahlverläufen der Eingangsdrehzahl n E und der Ausgangsdrehzahl n A werden der Gradient der Eingangsdrehzahl Δη Ε / Δί bis zum Beginn des Abschaltvorgangs (t A bso) und der Gradient der Ausgangsdrehzahl Δη Α / Δί bis zum Erreichen der Synchrondrehzahl n Sy nc jeweils als konstant angenommen und als Differenzenquotient aus zwei aktuell aufeinanderfolgend erfassten Drehzahlwerten n E i , n E _i-i ; n A _i, n A _i-i und der Zeitspanne zwischen der Erfassung dieser Drehzahlwerte t, - tj_-i gemäß Δη Ε / Δΐ = (n E i - η Ε _ Μ ) / (t, - tn) und Δη Α / Δΐ = (n A i - n A i -i ) / (t, - tj_-i ) berechnet, wobei mit n E i und n A i die zum Zeitpunkt t, erfassten Werte der Eingangsdrehzahl n E und der Ausgangsdrehzahl n A , und mit n E i- und n A i- die entsprechenden, zu dem vorhergehenden Zeitpunkt tn erfassten Drehzahlwerte bezeichnet sind.

Da die über Drehzahlsensoren erfassten Drehzahlsignale n E (t), n A (t) verrauscht und/oder mit Schwingungen überlagert sein können, kann zur vorgenannten Ermittlung der Drehzahlgradienten Δη Ε / Δΐ und Δη Α / Δΐ eine vorherige Glättung des jeweiligen Drehzahlsignals, z.B. in Form einer Tiefpassfilterung, oder ein numerisches Verfahren zur Ermittlung der Drehzahlgradienten Δη Ε / Δΐ, Δη Α / Δΐ erforderlich sein.

Der Gradient der Eingangsdrehzahl Δη Ε / Δΐ wird im Wesentlichen durch das in der Bremsphase konstante Bremsmoment M Br o der Getriebebremse bestimmt. Allgemein wird die Eingangswelle jedoch auch durch ein resultierendes Widerstandsmoment M w abgebremst, das aus den auf die eingangsseitigen Getriebewellen und Zahnräder wirksamen Lager-, Verzahnungs- und Strömungswiderständen resultiert. Das Widerstandsmoment M w ist gegenüber dem Bremsmoment M Br o der Getriebebremse vergleichsweise niedrig und kann während des Hochschaltvorgangs als konstant angesehen werden. Der Gradient der Eingangsdrehzahl Δη Ε / Δΐ setzt sich somit additiv aus einem relativ großen Anteil (Δη Ε / ΔΪ)Β Γ , der durch das Bremsmoment M Br o der Getriebebremse hervorgerufen wird, und aus einem relativ kleinen Anteil (Δη Ε / At) w , der durch das auf die Eingangswelle wirksame Widerstandsmoment M w hervorgerufen wird, zusammen (Δη Ε / At = (Δη Ε / At)ßr + (Δη Ε / At)w)- Im Idealfall ist das Wider ¬ standsmoment Mw jedoch nahezu gleich Null und kann in diesem Fall zur Ermittlung des Abschaltsignalzeitraums T SA vernachlässigt werden ((Δη Ε / At)w = 0; Δη Ε / Δΐ = (An E / At) Br )-

Der Gradient der Ausgangsdrehzahl Δη Α / At kann aufgrund seiner im Vergleich zu dem Gradienten der Eingangsdrehzahl Δη Ε / At absolut niedrigen Höhe mit hinreichender Genauigkeit ebenfalls als konstant, d.h. der Drehzahlverlauf der Ausgangsdrehzahl n A (t) aus diesem Grund als linear angesehen werden.

Der Drehzahlverlauf der Eingangsdrehzahl n E (t) während des Abschaltvorgangs der Getriebebremse kann mit der Zeitfunktion n E (t) = n E 0 + Δη Ε / At * t + F A bs * t 2 ermittelt werden, wobei mit n E 0 die Eingangsdrehzahl zu Beginn des Abschaltvorgangs (tAbso) und mit F A bs ein vorab bestimmter, für den Zeitverlauf des Abschaltvorgangs der Getriebebremse charakteristischer Abschaltfaktor bezeichnet sind. Diese Gleichung resultiert aus der Überlegung, dass der zunächst konstante Gradient der Eingangsdrehzahl Δη Ε / At während des Abschaltvorgangs der Getriebebremse mit einer quadratischen Charakteristik, deren Stärke durch den Abschaltfaktor F Abs bestimmt ist, bis auf den auf das Widerstandsmoment Mw zurückzuführenden Gradienten der Eingangsdrehzahl (Δη Ε / At) w bzw., wenn dieser sehr klein oder gleich Null ist, bis auf Null abgebaut wird.

Alternativ kann der Drehzahlverlauf der Eingangsdrehzahl (n E (t)) während des Abschaltvorgangs der Getriebebremse jedoch auch mit der Zeitfunktion ΠΕ(Ϊ) = n E _o + (M Br o + M w ) / (JGE * 2π) * t - M Br o / (JGE * 4π * T Abs ) * t 2 oder mit der Zeitfunktion n E (t) = n E _ 0 + An E / At * t - 1 / (2T Abs ) * (Δη Ε / At) Br * t 2 ermittelt werden, wobei mit M Br o das Bremsmoment der Getriebebremse zu Beginn des Abschaltvorgangs (t A bso), mit M w ein während des Hochschaltvorgangs auf die Eingangswelle des Schaltgetriebes wirksames und als konstant angenommenes Widerstandsmoment, mit J G E das Massenträgheitsmoment der rotierenden Bauteile des eingangsseitigen Teils des Schaltgetriebes, und mit T A bs die Abschaltdauer der Getriebebremse unter der Annahme eines linearen Abbaus des Bremsmomentes gemäß der Gleichung M Br (t) = M Br0 (1 - t/T Abs ) bezeichnet sind.

Diese beiden Gleichungen sind aus der allgemeinen Bewegungsgleichung für rotierende Systeme ableitbar, die in dem vorliegenden Anwendungsfall für den eingangsseitigen Teil des Schaltgetriebes durch

JGE * 2π * dn E / dt = M w + M Br (t) gegeben ist. Durch das Einsetzen der vorgenannten Formel für den linearen Abbau des Bremsmomentes M Br (t) und eine geeignete Umstellung ergibt sich daraus die Beziehung dn E = Mw / (JGE * 2π) dt + M Br0 / (JGE * 2π) * (1 - 1 / T Abs ) dt , die durch Integration von t = 0 (Beginn des Abschaltvorgangs der Getriebebremse t A bso) bis t = t (beliebiger Zeitpunkt innerhalb des Abschaltvorgangs) zu der ersten Gleichung ΠΕ(Ϊ) = n E _o + (M Br o + M w ) / (JGE * 2π) * t - M Br o / (JGE * 4π * T ABS ) * t 2 führt.

Aus der allgemeinen Bewegungsgleichung für den dem Abschaltvorgang vorausgehenden Zeitabschnitt mit konstanter Verzögerung

JGE * 2π * Δη Ε / At = JGE * 2π * ((Δη Ε / At)w + (Δη Ε / At)ßr) = M w + M Br o ergeben sich die Beziehungen

Δη Ε / Δΐ = (M Br o + Mw) / (JGE * 2π) und

(Δη Ε / At) Br = M Br o / (JGE * 2π), die eingesetzt in die erste Gleichung die gleichwertige zweite Gleichung n E (t) = n E _ 0 + An E / At * t - 1 / (2T Abs ) * (Δη Ε / At) Br * t 2 ergeben.

Die von dem Gradienten der Ausgangsdrehzahl Δη Α / At abhängige Bestimmung des optimalen Zeitpunktes ts yn c zum Erreichen der Synchrondrehzahl nsync erfolgt zweckmäßig derart, dass dieser bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl größer oder gleich dem auf das resultierende Widerstandsmoment Mw zurückzuführenden Gradienten der Eingangsdrehzahl (An A / At > (Δη Ε / At)w) als derjenige Zeitpunkt ts yn c bestimmt wird, bei dem der Gradient der Eingangsdrehzahl dn E / dt den Wert dieses Gradienten (An E / At) w erreicht (dn E / dt = (An E / At)w), und bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl kleiner dem auf das Widerstandsmoment M w zurückzuführenden Gradienten der Eingangsdrehzahl (An A / At < (An E / At)w) als derjenige Zeitpunkt ts yn c bestimmt wird, bei dem der Gradient der Eingangsdrehzahl dn E / dt den Wert des Gradienten der Ausgangsdrehzahl Δη Α / Δί erreicht (dn E / dt = Δη Α / Δί).

Durch Differenzieren der Gleichung von Anspruch 3, Einsetzen der jeweiligen Bedingung für das Erreichen von ts yn c, und Auflösung nach t = ts yn c ergibt sich, dass der optimale Zeitpunkt ts yn c zum Erreichen der Synchrondrehzahl n Sy nc bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl Δη Α / Δί > (Δη Ε / At) w mit der Gleichung tsync = - 1 /2F Abs * (An E / At) Br und bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl Δη Α / Δΐ < (Δη Ε / Δΐ)νν mit der Gleichung tsync = 1 / F Abs * (Δη Α / Δΐ - Δη Ε / Δΐ) berechnet werden kann.

Durch Differenzieren der zweiten Gleichung von Anspruch 4, Einsetzen der jeweiligen Bedingung für das Erreichen von ts yn c, und Auflösung nach t = tsync ergibt sich, dass der optimale Zeitpunkt ts ync zum Erreichen der Synchrondrehzahl n Sy nc alternativ bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl Δη Α / Δΐ > (Δη Ε / Δΐ)νν mit der Gleichung t Sy nc = T Abs und bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl Δη Α / Δΐ < (Δη Ε / Δΐ)νν mit der Gleichung tsync = T Abs * (1 + ((Δη Ε / At) w - (Δη Α / Δΐ)) / (Δη Ε / At) Br ) berechnet werden kann, wobei zur Berechnung des Synchronzeitpunktes t Sy nc entsprechend der ersten Gleichung von Anspruch 4 bzw. der vorgenannten Beziehungen für die konstanten Gradienten der Eingangsdrehzahl (Δη Ε / At)w, (Δη Ε / At) Br vor dem Abschaltvorgang wahlweise anstelle des Terms (Δη Ε / At) w auch der Term M W / (JGE * 2π) und anstelle des Terms (Δη Ε / At) Br der Term MB I -O / (JGE * 2π) verwendet werden können.

Zur Ableitung einer Formel zur Berechnung des Zeitraums bis zur Ausgabe des Abschaltsignals T S A zum Öffnen des Auslassventils der Getriebebremse sind zunächst die Zeitverläufe der Eingangsdrehzahl n E (t) und der Ausgangsdrehzahl n A (t), ausgehend von dem aktuellen, innerhalb der Phase mit konstanter Verzögerung der Eingangsdrehzahl Δη Ε / At liegenden Zeitpunkt abzuleiten. Für die Eingangsdrehzahl lautet die entsprechende Beziehung in Anlehnung an die Formel von Anspruch 3 nsync = n E (tsync) = n E _ a kt + Δη Ε / Δΐ * (TSA + TJA + T S ync) + F A bs * T Sy nc 2 , und für die Ausgangsdrehzahl nsync = n A (tsync) = n A _akt + ΔΠ Α / At * (T S A + T T A + T S ync) , wobei mit T S A der gesuchte Zeitraum bis zur Ausgabe des Abschaltsignals, mit TJA die Abschalttotzeit zwischen der Ausgabe des Abschaltsignals und dem Beginn des Abschaltvorgangs, und mit Ts yr ,c der Zeitraum bis zum Erreichen der Synchrondrehzahl n Sy nc innerhalb des Abschaltvorgangs bezeichnet sind. Durch Einsetzen der zuvor abgeleiteten Formeln für ts yn c, Subtraktion beider Formeln, und Auflösung nach T S A ergibt sich, dass der Zeitraum bis zur Ausgabe des Abschaltsignals T S A zum Öffnen des Auslassventils bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl Δη Α / At > (Δη Ε / At) w mit der Gleichung

TSA = (n E _akt - n A _akt) / ((Δη Α / At) - (An E / At)) -T TA +

1 / 2 FAbs * (An E / At) Br * (1 + Vz (An E / At) Br / ((An A / At) - (An E / At)) und bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl An A / At < (An E / At)w mit der Gleichung TSA = (n E _akt - n A _akt) / ((Δη Α / At) - (Δη Ε / At)) -T TA - 1/ 4F Abs * ((An A / At) - (An E / At)) berechnet werden kann.

Eine derartige Vorgehensweise mit einer Formulierung der eingangssei- tigen Synchrondrehzahl n Sy nc = n E (ts yn c) in Anlehnung an die zweite Formel von Anspruch 4 entsprechend n S ync = n E _akt + Δη Ε / At * (T SA + T TA + Tsync) - 1 / (2T Abs ) * (Δη Ε / At) Br * T Syn c 2 ergibt, dass der Zeitraum bis zur Ausgabe des Abschaltsignals T SA zum Öffnen des Auslassventils bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl Δη Α / At > (An E / At)w mit der Gleichung

TSA = (n E _akt - n A _aw) / ((An A / At) - (An E / At)) -T TA -

T ABS * (1 + i / 2 (Δη Ε / At) Br ((An A / At) - (An E / At)) und bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl An A / At < (Δη Ε / At) w mit der Gleichung

TSA = (n E _akt - n A a kt) / ((An A / At) - (An E / At)) -T TA - / 2 T ABS * (1 + ((An E / At) w - (An A / At)) / (An E / At) Br ) berechnet werden kann.

Bei einem absolut extrem niedrigen Gradienten der Ausgangsdrehzahl An A / At, d.h. wenn der Betrag des Gradienten der Ausgangsdrehzahl wesentlich kleiner ist als der Betrag des Gradienten der Eingangsdrehzahl (|An A / At| « |An E / At|) und/oder wenn der Gradient der Ausgangsdrehzahl nahezu gleich Null ist (An A / At ~ 0), und bei einem zugleich vernachlässigbar kleinen Wider- Standsmoment M w ((Δη Ε / At) w = 0; Δη Ε / Δί =(Δη Ε / A ) Br ) können die vorge ¬ nannten Gleichungen zur Berechnung des Zeitraums bis zur Ausgabe des Abschaltsignals TSA stark vereinfacht werden, so dass der Abschaltsignalzeitraum TSA in diesem Fall unabhängig von dem Gradienten der Ausgangsdrehzahl Δη Α / Δί mit ausreichender Genauigkeit mit der Gleichung

TSA = (n A _akt - n E _akt) / (Δη Ε / Δΐ) -T TA + 1 / 4F Abs * (Δη Ε / Δΐ) oder mit der Gleichung TSA = (n A _akt - n E _ ak t) / (Δη Ε / Δΐ) -T TA - Vz T Abs berechnet werden kann.

Der auf das Widerstandsmoment M w zurückzuführende Gradient der Eingangsdrehzahl (Δη Ε / Δΐ)νν wird zweckmäßig nach dem Auslegen des Lastgangs und vor dem Einsetzen der Bremswirkung der Getriebebremse ermittelt. Dies erfolgt bevorzugt unmittelbar nach dem Öffnen des Einlassventils und dem Schließen des Auslassventils, da zu diesem Zeitpunkt der Lastgang sicher ausgelegt ist, eine durch den beim Öffnen der Trennkupplung entstehenden Entlastungsstoß angeregte Drehzahlschwingung weitgehend abgeklungen ist, und die Bremswirkung der Getriebebremse aufgrund der Vorbefüllung des Druckraums noch nicht eingesetzt hat.

Die zur Ermittlung des Drehzahlverlaufes der Eingangsdrehzahl n E (t) während des Abschaltvorgangs der Getriebebremse, des optimalen Zeitpunktes tsync zum Erreichen der Synchrondrehzahl n Sy nc und des Zeitraums T S A bis zur Ausgabe des Abschaltsignals zum Öffnen des Auslassventils der Getriebebremse verwendeten Parameter, wie die Abschalttotzeit T T A und/oder der Abschaltfaktor F A bs und/oder die Abschaltdauer T A bs der Getriebebremse, werden vorab zweckmäßig in Abhängigkeit mindestens eines relevanten, d.h. das Be- triebsverhalten der Getriebebremse beeinflussenden Betriebsparameters ermittelt und entsprechend parametriert in einem Datenspeicher eines Getriebesteuergerätes des Schaltgetriebes abgelegt.

Diese Parameter sind zwar weitgehend gerätespezifisch und teilweise abhängig von dem jeweiligen Massenträgheitsmoment J G E der mit der Eingangswelle des Schaltgetriebes in Triebverbindung stehenden Bauteile oder von dem durch das Volumen des Druckraums, der Länge und dem Durchmesser der Drucklosleitung und dem Strömungsquerschnitt des Auslassventils bestimmten Ansprechverhalten der Getriebebremse. Das eingangsseitige Massenträgheitsmoment JGE kann sich jedoch bei einem vorhandenen eingangssei- tigen Nebenabtrieb in Abhängigkeit eines angekoppelten oder nicht angekoppelten Aggregats und bei einem Gruppengetriebe mit einer dem Hauptgetriebe vorgeschalteten Splitgruppe in Abhängigkeit des Schaltzustands der Splitgrup- pe ändern, was in dem vorliegenden Verfahren berücksichtigt wird.

Ebenso können sich zumindest einige der genannten Parameter in Abhängigkeit freier Betriebsparameter, wie z.B. des über den Bremsdruck eingestellten Bremsmomentes M Br o der Getriebebremse und/oder der Betriebstemperatur der Getriebebremse ändern, was in dem vorliegenden Verfahren ebenfalls berücksichtigt wird.

Liegt beispielsweise ein erhöhtes eingangsseitiges Massenträgheitsmoment JGE oder eine erhöhte zu synchronisierende Drehzahldifferenz n E - n A vor, so wird zur Synchronisierung des Zielgangs über einen erhöhten Bremsdruck ein größeres Bremsmoment M Br o an der Getriebebremse eingestellt, damit die Synchronisierung und damit der gesamte Hochschaltvorgang in etwa dieselbe Zeitdauer erfordert wie ein Hochschaltvorgang bei niedrigerem eingangsseiti- gen Massenträgheitsmoment JGE oder einer geringeren zu synchronisierende Drehzahldifferenz n E - n A . Durch einen Vergleich der quadratischen Terme der Gleichung aus Anspruch 3 und der ersten Gleichung aus Anspruch 4 ergibt sich, dass der Abschaltfaktor F A bs durch den Term - M Br o / (JGE * 4π * T A bs) gegeben ist, weshalb die Gleichung F A bs = - M Br o / (JGE * 4π * T A bs) gilt. Demnach verhält sich der Abschaltfaktor F A bs proportional zur absoluten Höhe des eingestellten Bremsmomentes MB I -O (F A bs ~ | ΜΒ Γ Ο|) und umgekehrt proportional zu dem eingangsseiti- gen Massenträgheitsmoment JGE und der Abschaltdauer T A b S (F A b S ~ 1 / J GE,

Da sich jedoch empirisch gezeigt hat, dass die Abschaltdauer T Abs proportional mit der absoluten Höhe des Bremsmomentes M Br o ansteigt, d.h. das Verhältnis aus Bremsmoment M Br o und Abschaltdauer T Abs konstant ist (M Br o / T Abs = const.), verhält sich der Abschaltfaktor F Abs ohne die Berücksichtigung weiterer Betriebsparameter nur umgekehrt proportional zu dem eingangsseiti- gen Massenträgheitsmoment J G E (F A b S ~ 1 / JGE).

Als ein weiterer in dieser Hinsicht relevanter Betriebsparameter ist besonders die Betriebstemperatur der Getriebebremse anzusehen, da diese die Strömungseigenschaften des Druckmittels, den Reibwert der Reibbeläge, sowie die an den beweglichen Bauteilen der Betätigungseinrichtung der Getriebebremse wirksamen Reibungskräfte und damit das Betriebsverhalten der Getriebebremse wesentlich beeinflusst. Es ist daher vorgesehen, dass zumindest die Betriebstemperatur der Getriebebremse oder ersatzweise die Betriebstemperatur des Schaltgetriebes als relevanter Betriebsparameter verwendet und zu Beginn einer Hochschaltung sensorisch erfasst wird, und dass bei der Bestimmung des Drehzahlverlaufs der Eingangsdrehzahl n E (t) während des Abschaltvorgangs, des optimalen Zeitpunktes ts yn c zum Erreichen der Synchrondrehzahl n S ync, und des Zeitraums bis zur Ausgabe des Abschaltsignals T SA zum Öffnen des Auslassventils jeweils der dem erfassten Temperaturwert parametrisch nächstgelegene abgespeicherte Wert oder ein mittels des erfassten Temperaturwertes aus abgespeicherten Werten interpolierter Wert der Abschalttotzeit TTA und/oder des Abschaltfaktors F A bs und/oder der Abschaltdauer T A bs der Getriebebremse verwendet wird.

Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel beigefügt. In dieser zeigt

Fig. 1 die Drehzahlverläufe der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl eines automatisierten Schaltgetriebes sowie die Spannungsverläufe der Magnetschaltventile einer zugeordneten Getriebebremse während einer Hochschaltung,

Fig. 2 den Bremsmomentverlauf während eines Abschaltvorgangs der Getriebebremse,

Fig. 3 die möglichen Drehzahlverläufe der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl eines Schaltgetriebes während einer Hochschaltung bei unterschiedlichen Fahrwiderständen, und

Fig. 4 den Aufbau einer Getriebebremse in schematischer Form.

In Fig. 4 ist eine typische Getriebebremse 1 eines in Vorgelegebauweise ausgeführten und mit Klauenkupplungen versehenen automatisierten Schaltgetriebes dargestellt, bei dem das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren anwendbar ist. Die Getriebebremse 1 ist als eine hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Lamellenbremse ausgebildet und vorliegend an dem motorseitigen Ende einer Vorgelegewelle 2 des nicht näher dargestellten Schaltgetriebes angeordnet. Die Innen- und Außenlamellen 3, 4 der Getriebebremse 1 sind über innere und äußere Mitnahmeverzahnungen wechselweise drehfest mit der Vorgelegewelle 2 und einem an einer motorseitigen Stirnwand 5 des Getriebege- häuses montierten Bremsgehäuse 6 verbunden. Die Betätigung der Getriebebremse 1 erfolgt über einen in einem Bremszylinder 7 axialbeweglich angeordneten Kolben 8, der axial außen von dem steuerbaren Stelldruck in dem Druckraum 9 des Bremszylinders 7 beaufschlagt und hierdurch entgegen der Rückstellkraft einer zwischen dem Kolben 8 und der Vorgelegewelle 2 angeordneten Feder 10 gegen die Lamellen 3, 4 gedrückt wird. Die Steuerung des in dem Druckraum 9 wirksamen Stelldruckes erfolgt über ein eingangsseitig mit einer das verwendete Druckmittel führenden Druckleitung 1 1 und ausgangsseitig ü- ber eine Verbindungsleitung 12a mit dem Druckraum 9 verbundenes Einlassventil 13 und ein eingangs über eine Verbindungsleitung 12b mit dem Druckraum 9 und ausgangsseitig mit einer zu einem Ölsumpf oder einem Schalldämpfer führenden Drucklosleitung 14 verbundenes Auslassventil 15. Die beiden Ventile 13, 15 sind jeweils als ein 2/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildet, wobei das Einlassventil 13 im unbetätigten, d.h. unbestromten, Ruhezustand geschlossen und das Auslassventil 15 im unbetätigten Ruhezustand geöffnet ist.

Eine Hochschaltung des Schaltgetriebes von einem Lastgang in einen höheren Zielgang beginnt mit dem Lastabbau des dem Schaltgetriebe eingangsseitig vorgeschalteten Antriebsmotors und der in etwa gleichzeitig erfolgenden Öffnung einer zwischen der Triebwelle des Antriebsmotors und der Eingangswelle des Schaltgetriebes angeordneten Motorkupplung. Danach erfolgt die Synchronisierung des Zielgangs durch eine Abbremsung der Vorgelegewelle 2 mittels der Getriebebremse 1 . Die entsprechenden Zeitverläufe der auf die Eingangswelle bezogenen Eingangsdrehzahl n E (t), der auf die Eingangswelle bezogenen Ausgangsdrehzahl n A (t), und der durch die jeweilige Steuerspannung UvE(t), UvA(t) repräsentierten Schaltzustände des Einlassventils 13 und des Auslassventils 15 sind beispielhaft in Fig. 1 dargestellt.

Zur Vereinfachung der Darstellung und der verwendeten Gleichungen wird vorliegend von einem vernachlässigbar kleinen, auf die Eingangswelle des Schaltgetriebes wirksamen Widerstandsmoment M w ausgegangen, so dass der Gradient der Eingangsdrehzahl Δη Ε / Δί vor dem Einschalten und nach dem Abschaltvorgang der Getriebebremse 1 gleich Null ist, und der nach dem Einschalten und vor dem Abschaltvorgang der Getriebebremse konstante Gradient der Eingangsdrehzahl Δη Ε / Δί alleine durch das in dieser Phase konstante Bremsmoment M Br o der Getriebebremse erzeugt wird ((Δη Ε / At) w = 0; Δη Ε / Δί =(Δη Ε / At) Br ).

Zunächst werden zum Zeitpunkt t SE i gleichzeitig das Einlassventil 13 geöffnet und das Auslassventil 15 geschlossen. Entsprechend steigen die Steuerspannungen UVE, UVA des Einlassventils 13 und des Auslassventils 15 zu diesem Zeitpunkt von Null auf den Schaltwert an. Die Verzögerung der Eingangswelle beginnt nach Ablauf einer im Wesentlichen aus der Vorbefüllung des Druckraums 9 und der Verbindungsleitungen 12a, 12b resultierenden ersten Einschalttotzeit T TE i zum Zeitpunkt t Ein o- Kurz danach wird das Einlassventil 13 zum Zeitpunkt tsE2 durch die Abschaltung der Steuerspannung UVE wieder geschlossen, wodurch der in dem Druckraum 9 herrschende Bremsdruck eingeschlossen wird. Hierdurch stellt sich nach Ablauf einer relativ kurzen zweiten Einschalttotzeit T TE 2 zum Zeitpunkt t Ein i ein weitgehend konstantes Bremsmoment M B ro in der Getriebebremse 1 ein, das zu einer Verzögerung der über eine Eingangskonstante mit der Vorgelegewelle 2 in Triebverbindung stehenden Eingangswelle des Schaltgetriebes mit dem weitgehend konstanten Gradienten Δη Ε / Δί und somit zu einem linearen Abfall der Eingangsdrehzahl n E (t) führt.

In dieser Phase startet in zeitlicher Nähe, jedoch zu einem an sich beliebigen Zeitpunkt t a kt das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des gesuchten Zeitpunktes tsA bzw. des gesuchten Zeitraums T S A bis zum Erreichen des Zeitpunktes t S A, zu dem ein Abschaltsignal zum Öffnen des Auslassventils 15, d.h. zum Abschalten der Getriebebremse 1 , ausgelöst wird. Der Abschaltzeitpunkt tsA bzw. der Abschaltsignalzeitraum T S A soll in Abhängigkeit der Eingangsdrehzahl n E und deren Gradient Δη Ε / Δί sowie der Ausgangsdrehzahl n A und deren Gradient Δη Α / Δί derart bestimmt werden, dass die Eingangsdrehzahl n E nach dem Abschalten der Getriebebremse 1 weitgehend der durch die Ausgangsdrehzahl n A bestimmten Synchrondrehzahl n Sy nc entspricht (n E « n A ).

Hierbei berücksichtigt das erfindungsgemäße Verfahren eine in der Praxis vorhandene Abschalttotzeit T T A der Getriebebremse 1 zwischen der Ausgabe des Abschaltsignals (t S A) und dem tatsächlichen Beginn des Abschaltvorgangs (tAbso) sowie die Tatsache, dass das Bremsmoment M Br o der Getriebebremse 1 und damit der Gradient der Eingangsdrehzahl Δη Ε / Δΐ nicht schlagartig auf Null reduziert werden kann, sondern während eines über einen endlichen Abschaltzeitraum T A bs ablaufenden Abschaltvorgangs bis auf Null abgebaut wird.

Hierzu wird zunächst der während des Abschaltvorgangs zwischen den Zeitpunkten t A bso und t A bsi zu erwartende Drehzahlverlauf der Eingangsdrehzahl n E (t) in Abhängigkeit des zuvor konstanten Gradienten Δη Ε / Δΐ mit einer quadratischen Zeitfunktion bestimmt. Unter der Annahme eines linearen Abbaus des Bremsmomentes gemäß Fig. 2, der durch die Gleichung

M Br (t) = M Br0 (1 - t/TAbs) beschrieben ist, ergibt sich der Drehzahlverlauf der Eingangsdrehzahl aus der Gleichung n E (t) = n E 0 + Δη Ε / Δΐ * t— 1 / (2T A bs) * Δη Ε / Δΐ * t 2

(zweite Gleichung von Anspruch 4), wobei mit n E 0 der an sich unbekannte Wert der Eingangsdrehzahl zu Beginn des Abschaltvorgangs zum Zeitpunkt t A bso bezeichnet ist.

In Fig. 2 ist durch die zusätzlich eingezeichneten Zeitverläufe von zwei Bremsmomenten M Br '(t) und M Br "(t) während des Abschaltvorgangs der Getriebebremse mit unterschiedlichen Anfangsmomenten | M Br o' I < I M Br o I < I M Br0 " | auch veranschaulicht, dass sich die Abschaltdauer T A bs bei dieser Bauart der Getriebebremse 1 proportional zur Höhe des zu Beginn des Abschaltvorgangs vorliegenden Bremsmomentes M Br0 verhält, d.h. dass das Verhältnis des anfänglichen Bremsmomentes zur Abschaltdauer M Br0 / T A bs konstant ist

(M Br o' / T A bs' = ΜΒ,-Ο / T ABS = ΜΒ,-Ο" / T ABS " = const.).

Abhängig von dem Gradienten der Ausgangsdrehzahl Δη Α / Δΐ wird nun der optimale Zeitpunkt ts yn c zum Erreichen der Synchrondrehzahl n Sy nc bestimmt. Wie in Fig. 3 veranschaulicht ist, kann die Ausgangsdrehzahl n A während der schaltungsbedingten Zugkraftunterbrechung abhängig von der Höhe und der Richtung des resultierenden Fahrwiderstands konstant bleiben (Δη Α / Δΐ = 0, siehe Fig. 3a), ansteigen (Δη Α / Δΐ > 0, siehe Fig. 3b), oder abfallen (Δη Α / Δΐ < 0, siehe Fig. 3c).

Bei einem Gradienten der Ausgangsdrehzahl Δη Α / Δΐ > 0 wird als optimaler Zeitpunkt ts yn c zum Erreichen der Synchrondrehzahl n Sy nc derjenige Zeitpunkt angesehen, bei dem der Gradient der Eingangsdrehzahl dn E / dt den Wert Null erreicht (dn E / dt = 0).

Bei einem auch in dem vorliegenden Anwendungsbeispiel gemäß Fig. 1 vorhandenen Gradienten der Ausgangsdrehzahl Δη Α / Δΐ < 0, der sich z.B. beim Befahren einer Steigungsstrecke einstellen kann, wird als optimaler Zeitpunkt ts ync zum Erreichen der Synchrondrehzahl n Syn c derjenige Zeitpunkt angesehen, bei dem der Gradient der Eingangsdrehzahl dn E / dt den Gradienten der Ausgangsdrehzahl Δη Α / Δΐ erreicht (dn E / dt = Δη Α / Δΐ). Demzufolge ergibt sich in dem vorliegenden Anwendungsbeispiel für die Bestimmung des Synchronzeitpunktes ts yn c bzw. des Synchronzeitraums Ts yr ,c innerhalb des Abschaltvorgangs der Getriebebremse 1 , d.h. ab dem Zeitpunkt t A bso, die Gleichung

Tsync = T Abs * (1 - (Δη Α / Δΐ) / (Δη Ε / At))

(zweite Gleichung von Anspruch 7), mit der sich bei einer angenommenen Abschaltdauer von T A bs = 0,20 sec, einem in der Bremsphase konstanten Gradienten der Eingangsdrehzahl von Δη Ε / At = - 50 sec "2 , und einem als konstant ansehbaren Gradienten der Ausgangsdrehzahl von Δη Α / At = - 5 sec "2 der Zeitraum bis zum Erreichen der Synchrondrehzahl n Sy nc zu Ts yr ,c = 0,18 sec ergibt. Die Synchrondrehzahl n Sy nc wird demnach in diesem Fall um 0,20 sec - 0,18 sec = 0,02 sec vor dem Ende des Abschaltvorgangs, d.h. vor dem Erreichen des Nullgradienten der Eingangsdrehzahl (Δη Ε / At) = 0) zum Zeitpunkt t Abs i erreicht.

Mit einer aktuellen Eingangsdrehzahl von n E a kt = 2100 min "1 = 35 sec "1 , einer aktuellen Ausgangsdrehzahl von n A a kt = 1500 min "1 = 25 sec "1 , und einer vorab, z.B. im Rahmen der Fahrzeugentwicklung oder der Applikation des Schaltgetriebes, ermittelten Abschalttotzeit von T TA = 0,04 sec wird der Zeitraum bis zur Ausgabe des Abschaltsignals T SA zum Öffnen des Auslassventils 15, d.h. zum Abschalten der Getriebebremse 1 , in dem vorliegenden Anwendungsbeispiel mit der Gleichung

TSA = (n E _akt - n A _akt) / ((Δη Α / At) - (Δη Ε / At)) -T TA - / 2 T Abs * (1 - (Δη Α / At) / (An E / At))

(zweite Gleichung von Anspruch 9) zu T SA = 0,09 sec berechnet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Zeitpunkt zur Ausgabe des Abschaltsignals t S A bzw. des Zeitraums bis zur Ausgabe des Abschaltsignals TSA unter Berücksichtigung aller Einflussfaktoren derart genau bestimmt, dass die Synchrondrehzahl n Sy nc mit hoher Genauigkeit zum Zeitpunkt ts yn c erreicht wird, d.h. die Eingangsdrehzahl n E der Ausgangsdrehzahl n A entspricht (n E = n A ).

Um bei dem nachfolgenden Einrücken der Gangkupplung des Zielgangs eine Zahn-auf-Zahn-Stellung zwischen den beiden Kupplungshälften zu vermeiden und ein selbsttätiges Lösen einer auftretenden Zahn-auf-Zahn-Stellung zu ermöglichen, kann eine erwünschte Mindestdrehzahldifferenz an der Gangkupplung durch eine um ein geringes Zeitintervall von z.B. ÄtsA = 0,01 sec frühere oder spätere Ausgabe des Abschaltsignals zum Öffnen des Auslassventils 15 erzeugt werden.

Bezuqszeichen

1 Getriebebremse

2 Vorgelegewelle

3 Innenlamelle

4 Außenlamelle

5 Stirnwand

6 Bremsgehäuse

7 Zylinder

8 Kolben

9 Druckraum

10 Feder

1 1 Druckleitung

12a, 12b Verbindungsleitung

13 Einlassventil

14 Drucklosleitung

15 Auslassventil

F A bs Abschaltfaktor

i Ordnungszahl

i-1 Ordnungszahl

JGE Eingangsseitiges Massenträgheitsmoment

M Drehmoment

Mßr Bremsmoment (allgemein, variabel)

ΜΒ Ι -' Bremsmoment (allgemein, variabel)

M Br " Bremsmoment (allgemein, variabel)

M Br o Konstantes Bremsmoment

M B ro' Konstantes Bremsmoment

M Br0 " Konstantes Bremsmoment

Mw Konstantes Widerstandsmoment n Drehzahl

n A Ausgangsdrehzahl

n A _akt Aktueller Wert der Ausgangsdrehzahl n A _i Ausgangsdrehzahl zum Zeitpunkt t, n A _i-i Ausgangsdrehzahl zum Zeitpunkt tj_-i n E Eingangsdrehzahl

n E _o Eingangsdrehzahl zum Zeitpunkt t A bso riE_akt Aktueller Wert der Eingangsdrehzahl n E _i Eingangsdrehzahl zum Zeitpunkt t, n E _i-i Eingangsdrehzahl zum Zeitpunkt tj_-i t Zeit, Zeitpunkt

tAbso Beginn des Abschaltvorgangs t A bsi Ende des Abschaltvorgangs takt Aktueller Zeitpunkt

t E ino Beginn des Einschaltvorgangs t E ini Ende des Einschaltvorgangs ti bestimmter Zeitpunkt

ti-i vorhergehender Zeitpunkt

tsA Abschaltsignalzeitpunkt

tsEi Erster Einschaltsignalzeitpunkt t SE 2 Zweiter Einschaltsignalzeitpunkt tsync Synchronzeitpunkt

T Zeit, Zeitraum, Zeitspanne

T A bs Abschaltdauer

T A bs' Abschaltdauer

T A bs" Abschaltdauer

T SA Abschaltsignalzeitraum

sync Synchronzeitraum

T TA Abschalttotzeit

T TE i Erste Einschalttotzeit

T TE 2 Zweite Einschalttotzeit

U Elektrische Spannung

U VA Steuerspannung von 1 5

UVE Steuerspannung von 1 3 Δη Α /Δΐ Konstanter Gradient der Ausgangsdrehzahl dn E /dt Variabler Gradient der Eingangsdrehzahl

Δη Ε /Δΐ Konstanter Gradient der Eingangsdrehzahl (gesamt)

(ΔΠ Ε /ΔΪ)Β Γ Konstanter Gradient der Eingangsdrehzahl (erzeugt von der

Getriebebremse)

(Δη Ε /Δΐ)νν Konstanter Gradient der Eingangsdrehzahl (erzeugt von einem resultierenden Widerstandsmoment) AtsA Zeitintervall