DE102009001798A1

DE102009001798A1 - Verfahren zum kontrollierten Bergabfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe

Info

Publication number: DE102009001798A1
Application number: DE102009001798A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Rosemeier; Gerhard Gumpoltsberger; Ralf Dr. Dreibholz; Martin Münster; Ulrich Mair; Detlef Baasch; Ruben CÜPPERS; Dietmar Gehring; Lothar Beigang
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2010-09-30

Abstract

Es wird ein Verfahren zum kontrollierten Bergabfahetriebe vorgeschlagen, im Rahmen dessen für den Fall einer Vorwärts-Bergabfahrt im ersten Gang und für den Fall einer Rückwärts-Bergabfahrt in einem Rückwärtsgang ein beliebiges Schaltelement gezielt betätigt und zum Schlupfen gebracht wird, wodurch das an der Getriebeabtriebswelle (2) durch das Motorschubmoment anliegende negative Drehmoment bedingt durch die Verspannung des Antriebsstrangs erhöht wird, wobei durch eine Regelung des schlupfenden Schaltelementes eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontrollierten Bergabfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Beim Befahren von schwierigem Gelände ist es wichtig, mit kontrollierter Geschwindigkeit bergab fahren zu können. Bei geringer Geschwindigkeit und somit bei niedriger Motordrehzahl übersteigt in der Regel die Hangabtriebskraft schnell die Motorbremskraft, wodurch das Fahrzeug in nachteiliger Weise beschleunigt. Ferner ist beim Bergauffahren zum Erreichen des benötigten Motormomentes eine entsprechend hohe Motordrehzahl nötig, was in nachteiliger Weise eine Fahrt mit kontrollierter geringer Geschwindigkeit erschwert.
Um diese Probleme zu lösen, werden nach dem Stand der Technik in Geländefahrzeugen oft zusätzliche schwere und teure Reduktionsgetriebe zur Realisierung zumindest eines Geländegangs eingesetzt, wodurch zum Einen das Schubmoment am Getriebeabtrieb durch eine höhere Motordrehzahl und eine größere Übersetzung bei gleicher Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird und zum Anderen ein Bergauffahren mit kontrollierter geringer Geschwindigkeit ermöglicht wird.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche auf Getriebefunktionen basierende Verfahren bekannt, durch deren Durchführung ein Losrollen des Fahrzeugs entgegengesetzt zu der vom Fahrer gewünschten Richtung mittels einer sogenannten Hillholder-Funktion verhindert bzw. eine Funktion zum kontrollierten Bergauffahren realisiert werden soll.
Beispielsweise ist aus der DE 102 39 392 A1 der Anmelderin ein Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeug-Automatgetriebes mit einem Anfahrelement und mehreren Schaltelementen bekannt, bei dem ein überein erstes Schaltelement übertragenes Antriebsmoment eines Antriebsmotors bei einer aktivierten Kupplungsschlupffunktion reduziert ist, wobei das erste Schaltelement in einem zumindest annähernd geöffneten Zustand gesteuert oder geregelt gehalten wird. Hierbei ist vorgesehen, dass bei aktivierter oder angeforderter Kupplungsschlupffunktion ein zweites Schaltelement zur Generierung eines einem Aufnahmemoment des Anfahrelementes äquivalenten Reaktionsmomentes am Abtrieb des Automatgetriebes derart in einem zumindest annähernd geschlossenen Zustand gesteuert oder geregelt gehalten wird, dass am Abtrieb des Automatgetriebes ein gegen ein Bergabrollen entgegen einer angeforderten Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeuges wirkendes Bremsmoment ansteht, wobei ein drittes Schaltelement geschlossen ist und das zweite Schaltelement in Abhängigkeit einer Fahrzeugneigung angesteuert wird.
Ferner geht aus der DE 103 20 775 A1 der Anmelderin ein Verfahren zum Steuern eines Automatgetriebes mit einer Anfahrkupplung und mehreren Schaltelementen hervor, bei dem in Abhängigkeit einer Fahrsituation, vorzugsweise bei einem reduzierten Kraftfluss zwischen einer Antriebsmaschine und einem Abtrieb, die Anfahrkupplung und wenigstens zwei der Schaltelemente während einer aktivierten Rollverhinderungsfunktion derart angesteuert werden, dass an einem Abtrieb eines Kraftfahrzeugs ein gegen ein Bergabrollen entgegen einer angeforderten Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs wirkendes Bremsmoment ansteht.
Bei dem bekannten Verfahren entspricht das Bremsmoment einem in Abhängigkeit einer Übertragungsfähigkeit der Anfahrkupplung stehenden, auf den Abtrieb übertragbaren Antriebsmoment eines Antriebsaggregates oder einem Abstützmoment, welches von mindestens zwei der Schaltelemente in wenigstens annähernd geschlossenem Zustand erzeugt wird. Gemäß der DE 103 20 775 A1 stehen eine Steuerung der Übertragungsfähigkeit des Anfahrelementes und eine Steuerung der Übertragungsfähigkeit der Schaltelemente derart miteinander in Wechselwirkung, dass mindestens ein applizierter Wert des Bremsmomentes in Abhängigkeit einer Fahrzeugneigung generiert wird und am Abtrieb über das Anfahrelement oder über die Schaltelemente wenigstens während eines applizierbaren Zeitraumes anliegt.
Des weiteren ist aus der EP 0 781 946 B1 eine Steuerungsvorrichtung für ein Automatgetriebe bekannt, wobei eine neutrale Steuerung ausgeführt wird, um eine zwischen einem Getriebemechanismus und einem Motor angeordnete Eingangskupplung auszurücken, wenn ein Fahrzeug in einem Vorwärtsfahrbereich angehalten hat, wobei gleichzeitig eine Hill-Hold-Bremse eingerückt wird, um zu verhindern, dass durch das Ausrücken der Eingangskupplung veranlasst wird, dass eine Abtriebswelle sich in einer Rückwärtsrichtung dreht. Hierbei wird eine Einrückkraft der Eingangskupplung in einem Schlupfbereich der Eingangskupplung graduell geändert, während eine Einrückkraft der Hill-Hold-Bremse graduell in eine der Änderungsrichtung der Einrückkraft der Eingangskupplung entgegen gesetzte Richtung geändert wird, wobei die Einrückkraft der Hill-Hold-Bremse gemäß einem Eingangs-/Ausgangsdrehzahlverhältnis eines Drehmomentwandlers geändert wird, das erhalten wird, wenn die Einrückkraft der Eingangskupplung geändert wird.
Aus der EP 0 681 123 B1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Automatgetriebes in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem Motor bekannt, wobei das Automatgetriebe eine Hauptwelle, eine Flüssigkeitskupplung zum Übertragen des Drehmoments vom Motor auf das Getriebe, eine erste Kupplung, die eingerückt wird, wenn ein Vorwärtsfahrbereich ausgewählt wird, eine zweite Einwegkupplung, die zum Herstellen des ersten Vorwärtsgangs eingerückt wird, wenn die erste Kupplung betätigt wird, eine Bremse zum Verriegeln der Einwegkupplung, wenn diese eingerückt wird, um eine Rückwärtsdrehung der Hauptwelle des Getriebes zu blockieren, eine erste hydraulische Servoeinrichtung zum Entgegennehmen von Öldruck, um die erste Kupplung einzurücken, eine zweite hydraulische Servoeinrichtung zum Entgegennehmen von Öldruck, um die erste Kupplung einzurücken, sowie eine zweite hydraulische Servoeinrichtung zum Entgegennehmen von Öldruck, um die Bremse anzuziehen, aufweist.
Bei dem bekannten Verfahren wird in Reaktion auf die Auswahl eines Vorwärtsfahrbereichs bei angehaltenem Fahrzeug, bei im Leerlauf arbeitendem Motor und angezogener Fußbremse der der ersten hydraulischen Servoeinrichtung zugeführte Öldruck gegenüber dem Öldruck beim ersten Gang abgesenkt und der Öldruck der zweiten hydraulischen Servoeinrichtung auf einen modulierten Druck er höht, wobei der modulierte Druck eine der rückwärts gerichteten Kraft, die auf das Fahrzeug wirkt, wenn es an einer Steigung bergauf weist, entgegenwirkende Widerstandskraft erzeugt, die der vorwärts gerichteten Antriebskraft des im ersten Gang im Leerlauf arbeitenden Motors entspricht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum kontrollierten Bergabfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe anzugeben, wobei das Getriebe vorzugsweise einen hydrodynamischen Drehmomentwandler und miteinander mittels Wellen verbundene und mittels Kupplungen bzw. Bremsen betätigte Planetensätze umfasst, wobei die Übersetzung des ersten Ganges bzw. des Rückwärtsganges unverändert bleiben soll.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein Verfahren zum kontrollierten Bergabfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe vorgeschlagen, im Rahmen dessen für den Fall einer Vorwärts-Bergabfahrt im ersten Gang ein beliebiges Schaltelement, vorzugsweise jedoch diejenige Kupplung/Bremse, durch deren Schließen der Gangwechsel in einen Rückwärtsgang erfolgt, gezielt betätigt und zum Schlupfen gebracht wird, wobei die Betätigung hydraulisch, elektromagnetisch oder elektromechanisch erfolgen kann, wodurch das am Getriebeabtrieb durch das Motorschubmoment anliegende negative Drehmoment bedingt durch die Verspannung des Antriebsstrangs erhöht wird.
Erfindungsgemäß kann durch eine Regelung des schlupfenden Schaltelementes eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden. Für den Fall, dass mehrere Rückwärtsgänge realisierbar sind, wird vorzugsweise eine Kupplung/Bremse betätigt, die für den ersten Rückwärtsgang benötigt wird. Die Verlustleistung an dem schlupfenden Schaltelement nimmt dabei mit zunehmender Gefälleneigung zu. Zur Ausnutzung des hydrodynamischen Wandlers wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, ab einem vorgegebenen, von den Fahrzeugparametern abhängigen Punkt, einen Gangwechsel in einen Rückwärtsgang, bei mehreren realisierbaren Rückwärtsgängen vorzugsweise in den ersten Rückwärtsgang, durchzuführen, wodurch die Turbinendrehzahl des Wandlers umgedreht wird und ein hohes Bremsmoment entsteht. In vorteilhafter Weise kann das Motormoment durch Gasgeben weiter erhöht werden, wodurch das Fahrzeug auch im steilsten Gefälle kontrolliert bergab fahren kann.
Für den Fall einer Rückwärts-Bergabfahrt wird vorgeschlagen, ein beliebiges Schaltelement, vorzugsweise jedoch diejenige Kupplung/Bremse, durch deren Schließen der Gangwechsel in einen Vorwärtsgang, bevorzugter Weise in den ersten Vorwärtsgang, erfolgt, gezielt zu betätigen und zum Schlupfen zu bringen, wobei die Einstellung und Einhaltung einer bestimmten gewünschten Geschwindigkeit durch eine Regelung des schlupfenden Schaltelementes erfolgt.
Auch in diesem Fall kann ab einem vorgegebenen, von den Fahrzeugparametern abhängigen Punkt, ein Gangwechsel in einen Vorwärtsgang, vorzugsweise jedoch in den ersten Vorwärtsgang durchgeführt werden, wodurch die Turbinendrehzahl des Wandlers umgedreht wird und in vorteilhafter. Weise ein hohes Bremsmoment entsteht.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption des Ersetzens eines Reduktionsgetriebes bzw. eines Geländeganges durch Getriebefunktionen werden die Kosten und das Gewicht in vorteilhafter Weise signifikant reduziert; zudem steht durch den Entfall eines Reduktionsgetriebes Bauraum für weitere Komponenten des Getriebes zur Verfügung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine schematische Darstellung eines Stufenautomatgetriebes, umfassend einen hydrodynamischen Drehmomentwandler und miteinander mittels Wellen verbundene und mittels Kupplungen bzw. Bremsen betätigte Planetensätze ist, beispielhaft näher erläutert.
Der Aufbau von Stufenautomatgetrieben in Planetenbauweise ist dem Fachmann bestens bekannt, so dass im Rahmen der Figurenbeschreibung nur die erfindungsrelevanten Bauteile beschrieben werden.
Bei dem in der beigefügten Figur gezeigten Stufenautomatgetriebe in Planetenbauweise nach dem Stand der Technik sind vier Planetensätze P1, P2, P3, P4, acht drehbare Wellen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 sowie zwei Bremsen A, B und drei Kupplungen C, D, E vorgesehen. Hierbei ist die Antriebswelle mit 1 und die Abtriebswelle mit 2 bezeichnet. Zum Schalten des ersten Vorwärtsgangs werden die Bremsen A, B und die Kupplung C benötigt; die Kupplung D wird für den Rückwärtsgang benötigt. Der Momentenfluss im ersten Vorwärtsgang wird in der Figur durch die fett dargestellten Linien veranschaulicht.
Gemäß der Erfindung wird bei Bergabfahrt im ersten Gang die Kupplung D, gezielt betätigt und zum Schlupfen gebracht, wobei die Betätigung hydraulisch, elektromagnetisch oder elektromechanisch erfolgen kann, wodurch das an der Getriebeabtriebswelle 2 durch das Motorschubmoment anliegende negative Drehmoment bedingt durch die Verspannung des Antriebsstrangs erhöht wird. Durch eine Regelung des schlupfenden Kupplung D kann auf einfache Weise und ohne die Notwendigkeit eines Reduktionsgetriebes die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden.
Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei starkem Gefälle ab einem vorgegebenen, von den Fahrzeugparametern abhängigen Punkt, ein Gangwechsel in den Rückwärtsgang durchgeführt, wodurch die Turbinendrehzahl des in der Figur nicht dargestellten Wandlers umgedreht wird und ein hohes Bremsmoment entsteht. Ja nach Bedarf kann das Motormoment durch Gasgeben mittels der Motorsteuerung weiter erhöht werden, wodurch eine kontrollierte Bergabfahrt des Fahrzeugs auch im steilsten Gefälle erzielbar ist.

1: Antriebswelle
2: Abtriebswelle
3: Welle
4: Welle
5: Welle
6: Welle
7: Welle
8: Welle
P1: Planetensatz
P2: Planetensatz
P3: Planetensatz
P4: Planetensatz
A: Bremse
B: Bremse
C: Kupplung
D: Kupplung
E: Kupplung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10239392 A1 [0005]
- DE 10320775 A1 [0006, 0007]
- EP 0781946 B1 [0008]
- EP 0681123 B1 [0009]

Claims

Verfahren zum kontrollierten Bergabfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall einer Vorwärts-Bergabfahrt im ersten Gang und für den Fall einer Rückwärts-Bergabfahrt in einem Rückwärtsgang ein beliebiges Schaltelement gezielt betätigt und zum Schlupfen gebracht wird, wodurch das an der Getriebeabtriebswelle (2) durch das Motorschubmoment anliegende negative Drehmoment bedingt durch die Verspannung des Antriebsstrangs erhöht wird, wobei durch eine Regelung des schlupfenden Schaltelementes eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt wird.
Verfahren zum kontrollierten Bergabfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall einer Vorwärts-Bergabfahrt im ersten Gang ein Schaltelement gezielt betätigt und zum Schlupfen gebracht wird, welches für einen Rückwärtsgang benötigt wird und dass für den Fall einer Rückwärts-Bergabfahrt in einem Rückwärtsgang ein Schaltelement gezielt betätigt und zum Schlupfen gebracht wird, welches für einen Vorwärtsgang benötigt wird.
Verfahren zum kontrollierten Bergabfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall einer Vorwärts-Bergabfahrt im ersten Gang ein Schaltelement gezielt betätigt und zum Schlupfen gebracht wird, welches bei mehreren realisierbaren Rückwärtsgängen für den ersten Rückwärtsgang benötigt wird und dass für den Fall einer Rückwärts-Bergabfahrt in einem Rückwärtsgang ein Schaltelement gezielt betätigt und zum Schlupfen gebracht wird, welches für den ersten Vorwärtsgang benötigt wird.
Verfahren zum kontrollierten Bergabfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe, nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung des gezielt zu betätigenden Schaltelementes hydraulisch, elektromagnetisch oder elektromechanisch erfolgt.
Verfahren zum kontrollierten Bergabfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe, nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ab einem vorgegebenen, von den Fahrzeugparametern abhängigen Punkt, bei einer Vorwärts Bergabfahrt im ersten Vorwärtsgang ein Gangwechsel in einen Rückwärtsgang und bei einer Rückwärts-Bergabfahrt in einem Rückwärtsgang ein Gangwechsel in einen Vorwärtsgang durchgeführt wird, wodurch die Turbinendrehzahl des hydrodynamischen Wandlers umgedreht wird und ein hohes Bremsmoment entsteht.
Verfahren zum kontrollierten Bergabfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Motormoment durch Gasgeben mittels der Motorsteuerung weiter erhöht wird, wodurch eine kontrollierte Bergabfahrt des Fahrzeugs auch im steilsten Gefälle erzielbar ist.
Verfahren zum kontrollierten Bergabfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Stufenautomatgetriebe, nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Vorwärts-Bergabfahrt im ersten Vorwärtsgang bei mehreren realisierbaren Rückwärtsgängen ein Gangwechsel in den ersten Rückwärtsgang und dass bei einer Rückwärts-Bergabfahrt in einem Rückwärtsgang ein Gangwechsel in den ersten Vorwärtsgang durchgeführt wird.