DE102011084651A1

DE102011084651A1 - Verfahren zur Steuerung eines Automatikgetriebes mit wenigstens zwei Getriebefahrstufen

Info

Publication number: DE102011084651A1
Application number: DE201110084651
Authority: DE
Inventors: Adrian Thomys; Werner Weber; Erik Lesser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2012-06-14

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Automatikgetriebes mit wenigstens zwei Getriebefahrstufen in einem Kraftfahrzeug mit den Schritten: Erfassen der Stellung eines Fahrpedales (2), Aufbringen einer Kraft auf das Fahrpedal (2) durch den Fuß (4) des Fahrers (6) und einer Gegenkraft auf das Fahrpedal (2) mit einer Leistungssteuerungsanordnung (1), so dass die Stellung des Fahrpedales (2) verändert wird oder konstant bleibt, Steuern der wenigstens zwei Getriebefahrstufen des Automatikgetriebes in Abhängigkeit von der erfassten Stellung des Fahrpedales (2), wobei in einer Stellung des Fahrpedales (2) vor einem Zurückschalten in eine niedrigere Getriebefahrstufe die Gegenkraft erhöht wird und/oder in einer Stellung des Fahrpedales (2) vor einem Hochschalten in eine höhere Getriebefahrstufe die Gegenkraft erhöht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Automatikgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, eine Leistungssteuerungsanordnung für einen Antriebsmotor und für ein Automatikgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11 und einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 14.
Stand der Technik
In Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen der Ober- und Mittelklasse, werden häufig Automatikgetriebe eingesetzt. Automatikgetriebe weisen wenigstens zwei Getriebefahrstufen auf und während der Fahrt mit dem Kraftfahrzeug wird von dem Automatikgetriebe selbständig eine der wenigstens zwei Getriebefahrstufen ausgewählt. Die ausgewählte Getriebefahrstufe hängt dabei von vielen Faktoren bzw. Parametern ab, beispielsweise dem Fahrwiderstand, z. B. aufgrund einer Steigung, der momentanen Fahrgeschwindigkeit und der Stellung eines Fahrpedals. Mittels des Fahrpedals gibt der Fahrer an, welche mechanische Leistung von einem Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs angefordert wird. Fährt der Fahrer mit dem Kraftfahrzeug beispielsweise in eine Steigung und möchte er dabei in der Steigung die vorhandene Geschwindigkeit halten, ist es erforderlich, das Fahrpedal durch eine von dem Fahrer auf das Fahrpedal aufgebrachte Kraft in Richtung einer Endstellung zu bewegen, um dadurch eine höhere mechanische Leistung von dem Antriebsmotor anzufordern. Dies kann beim Automatikgetriebe dazu führen, dass zur Erfüllung der angeforderten mechanischen Leistung auf die nächst niedrigere Getriebefahrstufe zurückgeschaltet wird bei einer entsprechenden höheren Drehzahl des Antriebsmotors. Häufig jedoch möchte der Fahrer ein Zurückschalten des Automatikgetriebes vermeiden und nimmt eine geringere Geschwindigkeit an der Steigung in Kauf. Der Fahrer hat jedoch keine Möglichkeit, die veränderliche Schaltstellung des Fahrpedals zu erkennen, ab welcher bei einem Bewegen des Fahrpedals von einer Ausgangsstellung in eine Endstellung das Zurückschalten des Automatikgetriebes in die nächst niedrigere Getriebefahrstufe erfolgt. Dadurch kann es zu einem nicht beabsichtigten Zurückschalten des Automatikgetriebes kommen. Das Gleiche tritt in analoger Weise auf, falls der Fahrer auf einer ebenen Strecke, zum Beispiel auf der Autobahn, beschleunigen möchte und das Fahrpedal in Richtung der Endstellung bewegt und dabei ein Zurückschalten in eine nächst niedrigere Getriebefahrstufe nicht erwünscht ist.
Darüber hinaus kann es in analoge Weise zu einem vom Fahrer nicht beabsichtigten Hochschalten des Automatikgetriebes kommen. Nimmt der Fahrwiderstand, z. B. aufgrund einer Fahrt auf einer Straße von einer ebenen Straße zu einem Gefälle, ab schaltet das Automatikgetriebe in eine höhere Getriebefahrstufe ohne dass der Fahrer hierauf Einfluss nehmen kann. Auch ein Bewegen des Fahrpedales in Richtung zu der Ausgangsstellung kann zu einem Hochschalten führen ohne dass der Fahrer erkennen kann bei welchem Drehwinkel das Automatikgetriebe in die höhere Getriebefahrstufe schaltet. Ein Wechsel der Getriebefahrstufe, insbesondere das Hochschalten, kann jedoch bei bestimmten Automatikgetrieben mit einer Zugkraftunterbrechung verbunden sein. Möchte der Fahrer des Kraftfahrzeuges einen Überholvorgang einleiten und wird vor oder während des Überholvorganges von dem Automatikgetriebe von dem Fahrer nicht beabsichtigt in eine höhere Getriebefahrstufe gewechselt fühlt sich der Fahrer stark fremdbestimmt, weil aufgrund der Zugkraftunterbrechung für bis zu einige Sekunden im Wesentlichen kein mechanische Antriebsleistung an den Rädern zur Verfügung steht und dadurch der Überholvorgang gefährdet ist.
Aus der DE 103 24 811 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Einstellung der auf ein Fahrpedal einer Fahrpedaleinrichtung eines Kraftfahrzeugs wirkenden, von einer Rückstellanordnung erzeugten Rückstellkraft mittels einer Stelleinrichtung in jeder beliebigen Position zwischen einer Ruheposition und einer Endposition des Fahrpedals, abhängig von den Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs, wobei die durch die Rückstellanordnung erzeugte Rückstellkraft bei einer von einer definierten Betriebsbedingung abweichenden oder an deren Grenzen angelangten Betriebsbedingung um einen zusätzlichen Rückstellkraftbetrag erhöht wird, wobei bei einer durch die Position des Fahrpedals bedingt weiterhin von der definierten Betriebsbedingung abweichenden oder an deren Grenzen angelangten Betriebsbedingung der zusätzliche Rückstellkraftbetrag sprunghaft reduziert wird.
Die DE 103 31 754 A1 zeigt ein Verfahren zur Einstellung der auf ein Fahrpedal einer Fahrpedaleinrichtung eines Kraftfahrzeugs wirkenden Rückstellkraft, wobei die Einstellung abhängig vom momentanen Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs erfolgt, wobei der momentane Kraftstoffverbrauch aus dem Produkt aus der Fahrwiderstandskraft oder der Antriebskraft und der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird.
Die DE 102 51 035 A1 zeigt eine Fahrpedaleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, beinhaltend ein vom Fahrer betätigbares Fahrpedal, welches durch eine gegen die Betätigungskraft wirkende Rückstellkraft belastet ist, wobei eine Stelleinrichtung zur Einstellung der Rückstellkraft abhängig von den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs vorgesehen ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung eines Automatikgetriebes mit wenigstens zwei Getriebefahrstufen in einem Kraftfahrzeug mit den Schritten: Erfassen der Stellung eines Fahrpedals, Aufbringen einer Kraft auf das Fahrpedal durch den Fuß des Fahrers und einer Gegenkraft auf das Fahrpedal mit einer Leistungssteuerungsanordnung, so dass die Stellung des Fahrpedals verändert wird oder konstant bleibt, Steuern der wenigstens zwei Getriebefahrstufen des Automatikgetriebes in Abhängigkeit von der erfassten Stellung des Fahrpedals, wobei in einer Stellung des Fahrpedals vor einem Zurückschalten in eine niedrigere Getriebefahrstufe die Gegenkraft erhöht wird und/oder in einer Stellung des Fahrpedales vor einem Hochschalten in eine höhere Getriebefahrstufe die Gegenkraft erhöht wird, insbesondere nur in der Stellung des Fahrpedals vor einem Zurückschalten in eine niedrigere Getriebefahrstufe die Gegenkraft erhöht wird und/oder insbesondere nur in der Stellung des Fahrpedals vor einem Hochschalten in eine höhere Getriebefahrstufe die Gegenkraft erhöht wird und dies vorzugsweise zeitlich begrenzt ausgeführt wird.
In einer Ausgangsstellung des Fahrpedals wird von einem Antriebsmotor die minimale mechanische Leistung erbracht und in einer Endstellung des Fahrpedals wird von dem Antriebsmotor die maximale mechanische Leistung erbracht. An einer Schaltstellung des Fahrpedals, wobei die Schaltstellung zwischen der Ausgangsstellung und der Endstellung des Fahrpedals liegt, erfolgt ein Zurückschalten des Automatikgetriebes in eine niedrigere Getriebefahrstufe und/oder ein Hochschalten des Automatikgetriebes in eine höhere Getriebefahrstufe. Befindet sich das Fahrpedal in einer Stellung in einem vorgegebenen Abstand oder Drehwinkel von der Schaltstellung entfernt, wobei die Stellung des Fahrpedals zwischen der Ausgangsstellung und der Schaltstellung ist, wird die Gegenkraft bzw. Rückstellkraft, welche auf das Fahrpedal einwirkt, erhöht. Dadurch kann der Fahrer mit dem Fuß auf dem Fahrpedal erkennen, dass ein Zurückschalten in die nächst niedrigere Getriebefahrstufe oder in eine zweitnächste oder weiter nächste niedrigere Getriebefahrstufe kurz bevorsteht und/oder ein Hochschalten in eine höhere Getriebefahrstufe bevorsteht. Ein unnötiges Zurückschalten des Automatikgetriebes im Fahrbetrieb kann mit dem Kraftfahrzeug vermieden werden, sodass dadurch der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeuges gesenkt und der Ausstoß von Kohlendioxid in vorteilhafter Weise verringert wird. Darüber hinaus kann ein unnötiges oder nicht vom Fahrer gewünschtes Hochschalten und/oder Zurückschalten des Automatikgetriebes im Fahrbetrieb vermieden werden und dadurch eine Zugkraftunterbrechung beim Zurückschalten und insbesondere beim Hochschalten vermieden werden.
In einer ergänzenden Ausführungsform wird die Gegenkraft wenigstens um das 0,2-, 0,5-, 1-, 2- oder 3-Fache erhöht.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung wird die Gegenkraft als ein Kraftpeak in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals aufgebracht, d. h. vorzugsweise erhöht und erniedrigt. In einer Stellung des Fahrpedals vor der Schaltstellung, wobei die Stellung des Fahrpedals zwischen der Ausgangsstellung und der Schaltstellung liegt, wird in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals ein zeitlich begrenzter Kraftpeak oder ein Kraftsprung aufgebracht. Dadurch kann der Fahrer am Fahrpedal vor einem Zurückschalten in eine niedrigere Getriebefahrstufe einen Kraftsprung oder eine Kraftschwelle wahrnehmen bzw. erkennen und somit durch das Aufbringen einer geringeren Kraft auf das Fahrpedal keine oder eine geringere Bewegung des Fahrpedals in Richtung zu der Endstellung bewirken oder eine Rückbewegung des Fahrpedals in Richtung zu der Ausgangsstellung bewirken. Das Fahrpedal wird dabei in Richtung der Endstellung bewegt, sofern die von dem Fahrer auf das Fahrpedal aufgebracht Kraft größer ist als die Gegenkraft und umgekehrt in Richtung der Ausgangsstellung bewegt, sofern die von der Leistungssteuerungsanordnung auf das Fahrpedal aufgebrachte Gegenkraft bzw. Rückstellkraft größer ist als die von dem Fahrer auf das Fahrpedal aufgebrachte Kraft. Ist die Kraft und die Gegenkraft im Wesentlichen gleich groß, ist die Stellung des Fahrpedals konstant und bewegt sich nicht. Dies gilt analog vor einem Hochschalten in eine höhere Getriebefahrstufe.
In einer weiteren Variante wird die Gegenkraft nur in einem Bereich der Stellung des Fahrpedals vor dem Zurückschalten und/oder dem Hochschalten erhöht und vorzugsweise erniedrigt.
Zweckmäßig wird die Gegenkraft außerhalb des Bereiches der erhöhten Gegenkraft in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals gesteuert, insbesondere nimmt die Gegenkraft zwischen einer Ausgangsstellung und Endstellung des Fahrpedals linear zu und umgekehrt. Beispielsweise wird die Gegenkraft auf das Fahrpedal mit einem elastischen Element oder einer Feder aufgebracht, sodass die Gegenkraft zwischen der Ausgangsstellung und der Endstellung linear zunimmt und umgekehrt. Abweichend hiervon kann die Gegenkraft auch wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, von dem Elektrostellmotor aufbringbar sein.
In einer ergänzenden Ausgestaltung wird bei einem Bewegen des Fahrpedals in Richtung der Endstellung aufgrund der von dem Fuß des Fahrers auf das Fahrpedal aufgebrachten Kraft die Gegenkraft vor einem Zurückschalten in eine niedrigere Getriebestufe erhöht und/oder bei einem Bewegen des Fahrpedales in Richtung der Ausgangsstellung aufgrund der von dem Fuß des Fahrers auf das Fahrpedal aufgebrachten Kraft die Gegenkraft vor dem Hochschalten in eine höhere Getriebestufe erhöht.
In einer zusätzlichen Variante werden die wenigstens zwei Getriebefahrstufen des Automatikgetriebes in Abhängigkeit von dem Fahrwiderstand und/oder der Antriebskraft des Antriebsmotors und/oder der momentanen Fahrgeschwindigkeit gesteuert.
Vorzugsweise wird bei einer konstanten Stellung des Fahrpedals vor einem Zurückschalten in eine niedrigere Getriebestufe die Gegenkraft erhöht und/oder das Fahrpedal wird in Richtung der Ausgangsstellung von der Leistungssteuerungsanordnung bewegt und/oder bei einer konstanten Stellung des Fahrpedales vor einem Hochschalten in eine höhere Getriebefahrstufe die Gegenkraft erhöht wird und/oder das Fahrpedal in Richtung der Ausgangsstellung von dem Fahrer bewegt wird.
Fährt der Fahrer des Kraftfahrzeugs mit dem Kraftfahrzeug zunächst in einer Fahrstrecke ohne Steigung und anschließend in eine Fahrstrecke mit einer Steigung ein und wird dabei das Fahrpedal in einer konstanten Stellung gehalten, bewegt sich die Schaltstellung des Automatikgetriebes in Richtung zu der Ausgangsstellung und damit auch zu der aktuellen Stellung des Fahrpedals. Dadurch kann bei einem konstant gehaltenen Fahrpedal die Gegenkraft erhöht oder ein Kraftpeak auf das Fahrpedal aufgebracht werden, sodass der Fahrer ein bevorstehendes Zurückschalten des Automatikgetriebes in eine niedrigere Fahrstufe erkennt und, sofern er ein Zurückschalten vermeiden möchte, weniger Kraft auf das Fahrpedal aufbringt oder ein Zurückbewegen des Fahrpedals ermöglicht und dadurch ein Zurückschalten des Automatikgetriebes vermeiden kann. In analoger Weise bewegt sich die Schaltstellung des Automatikgetriebes in Richtung zu der Endstellung und damit auch zu der aktuellen Stellung des Fahrpedales, wenn das Kraftfahrzeug von einer Fahrstrecke mit oder ohne Steigung in eine Fahrstrecke mit einem Gefälle fährt. Dadurch kann bei einem konstant gehaltenen Fahrpedal die Gegenkraft erhöht oder ein Kraftpeak auf das Fahrpedal aufgebracht werden, sodass der Fahrer ein bevorstehendes Hochschalten des Automatikgetriebes in eine höhere Fahrstufe erkennt und, sofern er ein Hochschalten vermeiden möchte, kurzzeitig mehr Kraft auf das Fahrpedal aufbringt und dadurch ein Bewegen des Fahrpedals in Richtung zu der Endstellung bewirkt und dadurch ein Hochschalten des Automatikgetriebes vermeiden kann.
In einer zusätzlichen Ausführungsform wird die Leistung eines Antriebsmotors in Abhängigkeit von der erfassten Stellung des Fahrpedals gesteuert und/oder geregelt und/oder vor dem Hochschalten wird eine andere Art und/oder andere Größe von Gegenkraft auf das Fahrpedal aufgebracht als vor dem Zurückschalten, so dass von dem Fahrer haptisch erkennbar ist, ob sich das Fahrpedal in einer Stellung vor dem Zurückschalten oder vor dem Hochschalten befindet. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs gibt mit der Stellung des Fahrpedals die von dem Antriebsmotor angeforderte mechanische Leistung an. In der Ausgangsstellung wird von dem Antriebsmotor die minimale mechanische Leistung, zum Beispiel als Standgas, ausgeführt und in der Endstellung wird von dem Antriebsmotor die maximale mechanische Leistung angefordert. Außerdem kann der Fahrer somit haptisch erkennen, ob sich das Fahrpedal in einer Stellung vor dem Zurückschalten oder dem Hochschalten befindet und dadurch entsprechend reagieren. Eine andere Art von Gegenkraft ist beispielsweise eine Gegenkraft, die mit einer Vibration mit einer unterschiedlichen Frequenz oder unterschiedlichen kurzzeitigen zusätzlichen kleinen Kraftstößen auf das Fahrpedal aufgebracht wird. Abweichend hiervon kann ergänzend dem Fahrer auch optisch und/oder akustisch angezeigt werden, ob sich das Fahrpedal in der Stellung vor dem Zurückschalten oder vor dem Hochschalten befindet. Hierzu ist die Leistungssteuerungsanordnung z. B. mit entsprechenden Leuchteinrichtungen, z. B. Lampen oder LEDs, oder akustischen Signalgebern versehen.
In einer ergänzenden Ausführungsform wird die Gegenkraft nur in einem Bereich der Stellung des Fahrpedals vor einer Schaltstellung des Fahrpedals erhöht und die Schaltstellung des Fahrpedals ist eine Stellung des Fahrpedals, bei welcher von dem Automatikgetriebe in eine niedrigere Getriebefahrstufe zurückgeschaltet wird und/oder in eine höhere Getriebefahrstufe hochgeschaltet wird.
Erfindungsgemäße Leistungssteuerungsanordnung für einen Antriebsmotor insbesondere Verbrennungsmotors oder Elektromotors, und für ein Automatikgetriebe mit wenigstens zwei Getriebefahrstufen für eine Kraftfahrzeug, umfassend ein bewegbares Fahrpedal, eine Einrichtung zur Erfassung der Stellung des Fahrpedals, eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Gegenkraft auf das Fahrpedal, wobei ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar ist.
Zweckmäßig ist von der Vorrichtung eine veränderliche Gegenkraft, insbesondere in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals, auf das Fahrpedal aufbringbar.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung weist das Automatikgetriebe wenigstens drei, vier, fünf, sechs, sieben acht oder neun Getriebefahrstufen auf.
In einer ergänzenden Variante ist das bewegbare Fahrpedal um eine Rotationsachse verschwenkbar gelagert.
Erfindungsgemäßer Antriebsstrang mit einem Antriebsmotor und einem Automatikgetriebe sowie einer Leistungssteuerungsanordnung, wobei die Leistungssteuerungsanordnung als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Leistungssteuerungsanordnung ausgebildet ist und/oder ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar ist.
In einer ergänzenden Variante umfasst die Leistungssteuerungsanordnung wenigstens ein Stellglied, z. B. eine Drosselklappe, zur Steuerung der Leistung des Antriebsmotors.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist das Stellglied zur Steuerung der Leistung des Verbrennungsmotors eine Einspritzeinrichtung. Mit der Einspritzeinrichtung kann die Menge des dem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoffes gesteuert und damit auch die Leistung des Verbrennungsmotors gesteuert und/oder geregelt werden oder ist steuerbar und/oder regelbar.
In einer Variante ist die Einrichtung zur Erfassung der Stellung des Fahrpedales eine mechanische Einrichtung, z. B. ein Seilzug, der mit dem Fahrpedal und der Drosselklappe verbunden ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
1 einen stark vereinfachte Ansicht einer Leistungssteuerungsanordnung,
2 eine stark vereinfachte Ansicht eines Antriebsmotors,
3 ein Kraft-Weg-Diagramm einer Gegenkraft vor einem Zurückschalten in eine niedrigere Getriebefahrstufe,
4 ein Kraft-Weg-Diagramm einer Gegenkraft vor einem Hochschalten in eine höhere Getriebefahrstufe,
5 mehrere Diagramme und
6 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges.
Ausführungsformen der Erfindung
Eine in 1 dargestellte Leistungssteuerungsanordnung 1 dient zur Steuerung und/oder Regelung der Leistung eines Verbrennungsmotors 13 als Antriebsmotor 7 und zur Steuerung eines Automatikgetriebes 21 mit wenigstens zwei Getriebefahrstufen in einem Kraftfahrzeug 29 (2 und 4). Ein Fahrer 6 des Kraftfahrzeugs 29 kann mittels Betätigen eines Fahrpedals 2 bzw. eines Gaspedals 2 die Leistung des Verbrennungsmotors 13 steuern und/oder regeln und dadurch das Kraftfahrzeug 29 beschleunigen. Der Antriebsmotor 7 kann auch ein Elektromotor sein (nicht dargestellt).
Eine Steuerungseinheit 12 steuert die Leistung des Verbrennungsmotors 13 in Abhängigkeit von dem Drehwinkel des Fahrpedals 2. Durch einen Ansaugkanal 17 (2) wird Verbrennungsluft angesaugt. Innerhalb des Ansaugkanals 17 ist eine Drosselklappe 15 als Stellglied 14 angeordnet. Die Drosselklappe 15 kann von einem Aktuator 16, welcher als Elektromotor 18 ausgebildet ist, verschwenkt werden. Aufgrund der Stellung der Drosselklappe 15 innerhalb des Ansaugkanals 17 kann somit die Leistung des Verbrennungsmotors 13 gesteuert werden. Ferner weist der Verbrennungsmotor 13 eine Einspritzeinrichtung 19 auf, welche ebenfalls ein Stellglied 14 zur Steuerung und/oder Regelung der Leistung des Verbrennungsmotors 13 darstellt. Je mehr Kraftstoff von der Einspritzeinrichtung 19 in die Verbrennungsräume der als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungsmotors 13 zugeführt wird, desto höher ist die von dem Verbrennungsmotor 13 abgegebene Leistung und umgekehrt. Die beiden Stellglieder 14, nämlich die Drosselklappe 15 und die Einspritzeinrichtung 19, werden dabei von der Steuerungseinheit 12 angesteuert und/oder geregelt. Hierzu sind die beiden Stellglieder 14 mittels Daten- oder Signalübertragungseinrichtungen (nicht dargestellt) mit der Steuerungseinheit 12 verbunden, welche vorzugsweise als elektrische Steuerungsleitungen ausgebildet sind.
Die Leistungssteuerungsanordnung 1 umfasst das Fahrpedal 2, welches mit einer Lagerung 10 um eine Rotationsachse 11 verschwenkbar gelagert ist. Mit einer Einrichtung 3 kann die Lage bzw. Stellung des Fahrpedals 2, das heißt der Drehwinkel des Fahrpedals 2, erfasst werden. Die Einrichtung 3 umfasst dabei beispielsweise einen Potentiometer und einen Mechanismus (nicht dargestellt), mittels dem die von dem Fahrpedal 2 ausgeführte Verschwenkbewegung auf den nicht dargestellten Potentiometer übertragen wird. Der Potentiometer wandelt dabei eine Drehstellung in ein elektrisches Signal um und das elektrische Signal wird zu einer Steuerungseinheit 12 der Leistungssteuerungsanordnung 1 übertragen. Hierzu ist die Einrichtung 3 mittels nicht dargestellter Signalübertragungseinrichtungen, insbesondere elektrischen Leitungen, mit der Steuerungseinheit 12 verbunden. Die Steuerungseinheit 12 dient dabei nicht nur zur Steuerung der Leistungssteuerungsanordnung 1, sondern auch zur Steuerung des Verbrennungsmotors 13 sowie des Automatikgetriebe 21. Durch das Berühren oder Aufbringen einer Kraft durch einen Schuh 5 oder einen Fuß 4 des Fahrers 6 kann das Fahrpedal 2 um die Rotationsachse 11 verschwenkt werden.
Bringt der Fahrer keine Kraft mehr auf das Fahrpedal 2 auf, wird mittels einer Vorrichtung 8 zum Aufbringen einer Gegenkraft bzw. Rückstellkraft das Fahrpedal in eine Ausgangsstellung bewegt. Die Vorrichtung 8 umfasst ein elastisches Element 9, beispielsweise eine Feder 20, welche die Gegenkraft auf das Fahrpedal 2 aufbringt.
Die Feder 20 ist dabei mit einem Ende an dem Fahrpedal 2 und mit einem anderen Ende an einem Hebel 22 befestigt. Am Hebel 22 ist die Feder 20 verschieblich gelagert und der Hebel 22 ist um eine Hebelachse 23 verschwenkbar gelagert. Mittels eines Zahnstangengetriebes 24 oder Spindeltriebes kann dabei der Hebel 22 verschwenkt werden. Das Zahnstangengetriebe 24 umfasst eine Zahnstange 25, ein Zahnrad 26 und einen Elektrostellmotor 27. Mittels des Elektrostellmotors 27 kann das Zahnrad 26 bewegt und aufgrund des Ineinandergreifens der Zähne des Zahnrades 26 in die Zähne der Zahnstange 25 kann die verschwenkbar an dem Hebel 22 gelagerte Zahnstange 25 den Hebel 22 bewegen. Dadurch ist es möglich, die von der Feder 20 auf das Fahrpedal 2 aufgebrachte Gegenkraft zu erhöhen. Wird der Hebel 22 beispielsweise um die Hebelachse 23 im Uhrzeigersinn bewegt, erhöht sich die Gegenkraft und wird der Hebel 22 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt, verringert sich die Gegenkraft. Anstelle des Zahnstangengetriebes 24 kann auch ein von einem Elektrostellmotor 27 bewegter Exzenternocken zum Bewegen des Hebels 22 eingesetzt werden, indem der Exzenternocken auf dem Hebel 22 aufliegt und diesen bewegt bei einer Rotationsbewegung des Exzenternockens (nicht dargestellt).
Das Fahrpedal 2 ist um die Rotationsachse 11 verschwenkbar gelagert, sodass eine Stellung des Fahrpedals eine Drehwinkelposition des Fahrpedals 2 ist. Die entsprechende Drehwinkelposition des Fahrpedals 2 ist in 3 auf der Abszisse aufgetragen und in 3 ist an der Ordinate die Gegenkraft F_G aufgetragen. An einer Ausgangsstellung des Fahrpedals 2, wobei die Ausgangsstellung dem Drehwinkel α_A entspricht, wird von dem Antriebsmotor 2 die minimale Leistung und in der Endstellung des Fahrpedals 2, wobei die Endstellung dem Drehwinkel α_E entspricht, wird von dem Antriebsmotor 7 die maximale mechanische Leistung mittels der Steuerungseinheit 12 angefordert. Darüber hinaus wird mit der Steuerungseinheit 12 auch das Automatikgetriebe 21 gesteuert. In verschiedenen Fahrsituationen des Kraftfahrzeugs 29 kann es zu einem Zurückschalten in eine niedrigere Getriebefahrstufe an einer Schaltstellung α_S des Fahrpedals 2 kommen, wobei sich das Fahrpedal 2 in einer Stellung zwischen der Ausgangsstellung α_A und dem Winkelbereich α_B befindet. In einer Stellung des Fahrpedals 2 vor der Schaltstellung α_S wird die Gegenkraft in Gestalt eines Kraftpeaks in dem Winkelbereich α_B erhöht (3). Dabei tritt die erhöhte Gegenkraft nur in einem Winkelbereich α_B vor der Schaltstellung α_S auf. Im Winkelbereich α_B wird somit von dem Zahnstangengetriebe 24 der Hebel 22 zunächst im Uhrzeigersinn bewegt, bis die maximale Gegenkraft an der Spitze des Kraftpeaks auftritt und anschließend wieder entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt, sodass am Ende des Winkelbereichs α_B wieder die kontinuierlich zunehmende Gegenkraft auftritt. Außerhalb des Winkelbereichs α_B bei abgeschalteten Elektrostellmotor 27 nimmt die Gegenkraft von der Ausgangsstellung α_A zu der Endstellung α_E linear zu und umgekehrt aufgrund der von der Feder 20 gemäß dem Hookeschen Gesetzes auf das Fahrpedal 2 aufgebrachten Gegenkraft. Lediglich bei einer aktuellen Stellung des Fahrpedals 2 innerhalb des Winkelbereichs α_B wird mittels des Zahnstangengetriebes 24 die Gegenkraft entsprechend des in 3 dargestellten Kraftverlaufs erhöht in Abhängigkeit von der Stellung oder der Drehwinkelposition des Fahrpedals 2 bei einer aktuellen Stellung des Fahrpedals 2 innerhalb des Drehwinkelbereichs α_B.
In 4 ist wie in 3 die entsprechende Drehwinkelposition des Fahrpedals 2 auf der Abszisse und in 4 ist an der Ordinate die Gegenkraft F_G aufgetragen. In verschiedenen Fahrsituationen des Kraftfahrzeuges 29 kann es zu einem Hochschalten in eine höhere Getriebefahrstufe an einer Schaltstellung α_S kommen. In einer Stellung des Fahrpedales 2 in dem Bereich α_B wird die Gegenkraft in Gestalt eines Kraftpeaks erhöht. Die Schaltstellung α_S liegt zwischen α_A und dem Winkelbereich α_B. Dabei tritt die erhöhte Gegenkraft nur in einem Winkelbereich α_B nach der Schaltstellung α_S in Richtung zu der Endstellung α_E auf.
Das Kraftfahrzeug 29 umfasst einen Antriebsstrang 28 mit dem Antriebsmotor 7 und dem Automatikgetriebe 21. Befindet sich das Kraftfahrzeug 29 während der Fahrt auf einer Fahrbahn mit einer sehr geringen oder ohne einer Steigung und möchte der Fahrer 6 das Kraftfahrzeug 29 auf eine höhere Geschwindigkeit beschleunigen, ist eine höhere mechanische Leistung des Antriebsmotors 7 erforderlich. Hierzu ist es notwendig, dass der Fahrer 6 auf das Fahrpedal 2 eine größere Kraft aufbringt und dadurch das Fahrpedal 2 in Richtung zu der Endstellung bewegt. Aufgrund der Fahrparameter des Kraftfahrzeuges 29, beispielsweise der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 29 oder dem Fahrwiderstand, kann das Bewegen des Fahrpedals 2 in Richtung zu der Endstellung dazu führen, dass von der Steuerungseinheit 12 das Automatikgetriebe 21 dazu veranlasst wird, in eine niedrigere Getriebefahrstufe zurückzuschalten. Nähert sich somit während der Bewegung des Fahrpedals 2 die aktuelle Stellung des Fahrpedals 2 der Schaltstellung α_S an, und befindet sich das Fahrpedal 2 in der aktuellen Stellung innerhalb des Bereichs α_B, wird die Gegenkraft von dem Zahnstangengetriebe 24 als Teil der Vorrichtung 8 erhöht und der Fahrer 6 des Kraftfahrzeugs 29 kann erkennen, dass ein Rückschalten des Automatikgetriebes 21 kurz bevor steht. Wünscht er ein derartiges Zurückschalten des Automatikgetriebes nicht, kann er die Kraft verringern und dadurch eine weitere Bewegung des Fahrpedals 2 zu der Schaltstellung α_S bzw. dem Drehwinkel α_S als Schaltstellung verhindern und somit ein Zurückschalten des Automatikgetriebes 21 vermeiden.
Fährt der Fahrer 6 des Kraftfahrzeuges 29 auf einer Fahrbahn ohne Steigung und anschließend in eine Fahrbahn mit Steigung ein und möchte er die aktuelle Fahrgeschwindigkeit im Bereich der Fahrbahn ohne Steigung halten, ist es erforderlich, die mechanische Leistung des Antriebsmotors 7 zu erhöhen, das heißt, das Fahrpedal 2 in Richtung zu der Endstellung zu bewegen. Auch in diesem Fall wird dem Fahrer 6 durch den Kraftpeak vor der Schaltstellung α_S ein bevorstehendes Zurückschalten des Automatikgetriebes 21 durch die erhöhte Gegenkraft bzw. eine Kraftschwelle in Gestalt des Kraftpeaks gemäß 3 angezeigt. Auch bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs 29 in einer Steigung und einem Konstanthalten der Stellung des Fahrpedals 2 durch den Fahrer 6, könnte ab einer gewissen Steigung der Fahrbahn, das heißt bei einer zunehmenden Steigung der Fahrbahn, ein Zurückschalten des Automatikgetriebes 21 erforderlich sein, weil die Schaltstellung α_S aufgrund der ansteigenden Steigung und damit dem verbundenen höheren Fahrwiderstand in Richtung zu der Ausgangsstellung und damit in Richtung zu der aktuellen Stellung des Fahrpedals 2 wandert. Auch bei einem derartigen Konstanthalten des Fahrpedals 2 wandert somit der Bereich α_B der Stellung des Fahrpedals 2 vor der Schaltstellung α_S zusammen mit der Schaltstellung α_S in Richtung zu der Ausgangsstellung und wenn die aktuelle Stellung des Fahrpedals 2 in den Bereich α_B eintritt, wird die Gegenkraft an dem Fahrpedal 2 erhöht und der Fahrer kann das bevorstehende Zurückschalten des Automatikgetriebes 21 erkennen. Möchte er ein Zurückschalten des Automatikgetriebes 21 vermeiden, muss der Fahrer lediglich das Fahrpedal 2 zurückbewegen, indem er eine geringere Kraft auf das Fahrpedal 2 aufbringt.
In analoger Weise kann auch ein von dem Fahrer 6 nicht beabsichtigtes Hochschalten des Automatikgetriebes 21 vermieden werden. Befindet sich das Kraftfahrzeug 29 auf einer ebenen Fahrbahn und fährt in eine Fahrbahn mit einem Gefälle nimmt der Fahrwiderstand ab und dies kann zu einem Hochschalten des Automatikgetriebes 21 in eine höhere Getriebefahrstufe führen. Auch ein Bewegen des Fahrpedales 2 in Richtung zu der Ausgangsstellung α_A kann zu einem Hochschalten führen. Nähert sich somit aufgrund einer Bewegung des Fahrpedales 2 und/oder einer Veränderung des Fahrwiderstandes die aktuelle Stellung zwischen dem Bereich α_B und der Endstellung α_E des Fahrpedales 2 der Schaltstellung α_S an, wird die Gegenkraft F_G als Kraftpeak erhöht, sofern die aktuelle Stellung innerhalb des Bereiches α_B liegt. Wünscht der Fahrer 6 ein Hochschalten des Automatikgetriebes 21 nicht, kann er die Kraft erhöhen und das Fahrpedal 2 in Richtung zu der Endstellung α_E bewegen. Ist jedoch von dem Fahrer 6 ein Hochschalten gewünscht, kann der Fahrer 6 die Kraft auf das Fahrpedal 2 nicht erhöhen und das Fahrpedal 2 in der vorhandene Stellung belassen bzw. eine Bewegung des Fahrpedales 2 in Richtung zu der Ausgangsstellung α_A zulassen, so dass das Automatikgetriebe 21 in die höhere Getriebefahrstufe schaltet. In 5 sind drei Diagramme übereinander angeordnet. In den drei Diagrammen ist an der Abszisse die Zeit t aufgetragen. In dem obersten Diagramm ist an der Ordinate die Getriebefahrstufe, in dem mittleren Diagramm ist an der Ordinate die zusätzliche Gegenkraft F_GZ und in dem untersten Diagramm ist an der Ordinate der Drehwinkel des Fahrpedales 2 aufgetragen. Die zusätzliche Gegenkraft F_GZ ist die Gegenkraft nur des Kraftpeaks gemäß 4 ohne der Gegenkraft zu Beginn und Ende des Kraftpeaks. Nähert sich die aktuelle Stellung des Fahrpedales 2 von einer Stellung zwischen dem Bereich α_B und der Endstellung α_E in eine Stellung in dem Bereich α_B und/oder bewegt sich der Bereich α_B zu der aktuellen Stellung des Fahrpedales 2, so wird ab dem Zeitpunkt t₁ bis zu dem Zeitpunkt t₂ ein Kraftpeak erzeugt. Der Fahrer 6 wünscht zu dem Zeitpunkt t₁ kein Hochschalten und erhöht die Kraft auf das Fahrpedal 2, so dass sich das Fahrpedal 2 in Richtung zu der Endstellung α_E bis zu dem Zeitpunkt t₂ bewegt. Das Automatikgetriebe 21 erkennt diese Reaktion und schaltet nicht in die höhere Getriebefahrstufe. Zu dem Zeitpunkt t₃ tritt die gleiche Situation ein, d. h. wieder eine haptisch angezeigte Schaltankündigung bzw. Wechsel der Getriebefahrstufe, wie zu dem Zeitpunkt t₁, weil die Haltezeit für den verhinderten Wechsel der Getriebefahrstufe abgelaufen ist, jedoch reagiert der Fahrer 6 zwischen den Zeitpunkten t₃ und t₄ anders als zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂. Der Fahrer 6 bringt auf das Fahrpedal 2 keine größere Kraft auf, so dass sich das Fahrpedal 2 nicht in Richtung zu der Endstellung α_E bis zu dem Zeitpunkt t₄ bewegt. Das Automatikgetriebe 21 erkennt dies und schaltet von der Getriebefahrstufe n in die höhere Getriebefahrstufe n + 1. Der Fahrer 6 des Kraftfahrzeuges 29 kann somit z. B. vor oder während eines Überholvorganges ein unbeabsichtigtes Hochschalten und damit eine Zugkraftunterbrechung vermeiden.
Von dem Zahnstangengetriebe 24 wird mit dem Elektrostellmotor 27 vor einem Zurückschalten eine andere Art von Kraftpeak als Gegenkraft auf das Fahrpedal 2 aufgebracht als vor dem Hochschalten, so dass der Fahrer 6 haptisch erkennen kann, ob sich das Fahrpedal 2 in einer Stellung kurz vor einem Zurückschalten oder kurz vor einem Hochschalten befindet. Hierzu wird z. B. bei dem Kraftpeak vor dem Zurückschalten eine Gegenkraft mit einer Vibration mit einer höheren Frequenz erzeugt als vor dem Hochschalten.
Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung des Automatikgetriebes 21 und der erfindungsgemäßen Leistungssteuerungsanordnung 1 wesentliche Vorteile verbunden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung des Automatikgetriebes 21 kann in einfacher Weise dem Fahrer 6 durch eine entsprechend höhere Gegenkraft an dem Fahrpedal 2 ein bevorstehendes Zurück- und/oder Hochschalten des Automatikgetriebes 21 angezeigt werden, sodass der Fahrer 6 dadurch, sofern ein Zurück- und/oder Hochschalten nicht gewünscht ist, ein derartiges Zurück- und/oder Hochschalten des Automatikgetriebes 21 verhindern kann. Dadurch kann in vorteilhafter Weise der Kraftstoffverbrauch des Antriebsmotors 7 verringert und der Kohlendioxidausstoß reduziert und eine Zugkraftunterbrechung zu einem unerwünschten Zeitpunkt vermieden werden.
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 10324811 A1 [0004]
DE 10331754 A1 [0005]
DE 10251035 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Automatikgetriebes (21) mit wenigstens zwei Getriebefahrstufen in einem Kraftfahrzeug (29) mit den Schritten: – Erfassen der Stellung eines Fahrpedales (2), – Aufbringen einer Kraft auf das Fahrpedal (2) durch den Fuß (4) des Fahrers (6) und einer Gegenkraft auf das Fahrpedal (2) mit einer Leistungssteuerungsanordnung (1), so dass die Stellung des Fahrpedales (2) verändert wird oder konstant bleibt, – Steuern der wenigstens zwei Getriebefahrstufen des Automatikgetriebes (21) in Abhängigkeit von der erfassten Stellung des Fahrpedales (2), dadurch gekennzeichnet, dass in einer Stellung des Fahrpedales (2) vor einem Zurückschalten in eine niedrigere Getriebefahrstufe die Gegenkraft erhöht wird und/oder in einer Stellung des Fahrpedales (2) vor einem Hochschalten in eine höhere Getriebefahrstufe die Gegenkraft erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft wenigstens um das 0,2-, 0,5-, 1-, 2- oder 3-Fache erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft als ein Kraftpeak in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedales (2) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft nur in einem Bereich der Stellung des Fahrpedales (2) vor dem Zurückschalten und/oder dem Hochschalten erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft außerhalb des Bereiches der erhöhten Gegenkraft in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedales (2) gesteuert wird, insbesondere die Gegenkraft zwischen einer Ausgangsstellung und Endstellung des Fahrpedales (2) linear zunimmt und umgekehrt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Bewegen des Fahrpedales (2) in Richtung der Endstellung aufgrund der von dem Fuß (4) des Fahrers auf das Fahrpedal (2) aufgebrachten Kraft die Gegenkraft vor dem Zurückschalten in eine niedrigere Getriebestufe erhöht wird und/oder bei einem Bewegen des Fahrpedales (2) in Richtung der Ausgangsstellung aufgrund der von dem Fuß (4) des Fahrers auf das Fahrpedal (2) aufgebrachten Kraft die Gegenkraft vor dem Hochschalten in eine höhere Getriebestufe erhöht wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Getriebefahrstufen des Automatikgetriebes (21) in Abhängigkeit von dem Fahrwiderstand und/oder der Antriebskraft des Antriebsmotors (7) und/oder der momentanen Fahrgeschwindigkeit gesteuert werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer konstanten Stellung des Fahrpedales (2) vor einem Zurückschalten in eine niedrigere Getriebestufe die Gegenkraft erhöht wird und/oder das Fahrpedal (2) in Richtung der Ausgangsstellung von der Leistungssteuerungsanordnung (1) bewegt wird und/oder bei einer konstanten Stellung des Fahrpedales (2) vor einem Hochschalten in eine höhere Getriebefahrstufe die Gegenkraft erhöht wird und/oder das Fahrpedal (2) in Richtung der Ausgansstellung von dem Fahrer (6) bewegt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung eines Antriebsmotors (7) in Abhängigkeit von der erfassten Stellung des Fahrpedales (2) gesteuert und/oder geregelt wird und/oder vor dem Hochschalten eine andere Art und/oder Größe von Gegenkraft auf das Fahrpedal (2) aufgebracht wird als vor dem Zurückschalten, so dass von dem Fahrer haptisch erkennbar ist, ob sich das Fahrpedal in einer Stellung vor dem Zurückschalten oder vor dem Hochschalten befindet.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkraft nur in einem Bereich der Stellung des Fahrpedales (2) vor einer Schaltstellung des Fahrpedales (2) erhöht wird und die Schaltstellung des Fahrpedales (2) eine Stellung des Fahrpedales (2) ist, bei welcher von dem Automatikgetriebe (21) in eine niedrigere Getriebefahrstufe zurückgeschaltet wird und/oder in eine höhere Getriebefahrstufe hochgeschaltet wird.
Leistungssteuerungsanordnung (1) für einen Antriebsmotor (7), insbesondere Verbrennungsmotors (13), und für ein Automatikgetriebe (21) mit wenigstens zwei Getriebefahrstufen für eine Kraftfahrzeug (29), umfassend – ein bewegbares Fahrpedal (2), – eine Einrichtung (3) zur Erfassung der Stellung des Fahrpedales (2), – eine Vorrichtung (8) zum Aufbringen einer Gegenkraft auf das Fahrpedal (2), dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahren gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche ausführbar ist.
Leistungssteuerungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass von der Vorrichtung (8) eine veränderliche Gegenkraft, insbesondere in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedales (2), auf das Fahrpedal (2) aufbringbar ist.
Leistungssteuerungsanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Fahrpedal (2) um eine Rotationsachse (11) verschwenkbar gelagert ist.
Antriebsstrang (28) mit einem Antriebsmotor (7) und einem Automatikgetriebe (21) sowie einer Leistungssteuerungsanordnung (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungssteuerungsanordnung (1) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 11 bis 13 ausgebildet ist und/oder ein Verfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 10 ausführbar ist.