DE102022202873A1

DE102022202873A1 - Getriebesteuerung in Abhängigkeit der Oberflächenbeschaffenheit eines Fahrzeuguntergrunds

Info

Publication number: DE102022202873A1
Application number: DE102022202873.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas HEINZLER; Stefan Traub
Original assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-03-24
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2023-09-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Steuerung mindestens eines Getriebes (105) eines Fahrzeugs. Durch Vergleich mindestens eines Werts eines Gradienten einer Drehzahl einer An- oder Abtriebswelle des Getriebes (105) mit mindestens einem Wert einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs wird ermittelt, ob Schlupf an einem oder mehreren Rädern (113) des Fahrzeugs auftritt; wobei mittels ein oder mehrere Extremwerte einer Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs die Ebenheit eines von dem Fahrzeug befahrener Untergrunds bewertet wird; und wobei das Getriebe (105) in Abhängigkeit des Auftretens von Schlupf und der Bewertung der Ebenheit gesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Computerprogramm nach Anspruch 6 und eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 7.
Die Kenntnis der Oberflächenbeschaffenheit des befahrenen Untergrunds ist für Bau- und Landmaschinen von großer Bedeutung, da unterschiedliche Untergründe unterschiedliche Anforderungen an die jeweilige Ansteuerung des Antriebs stellen. Bei Kenntnis der Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn lassen sich entsprechende Fahr- oder Arbeitsprofile der Bau- bzw. Landmaschine anpassen. Dies ist unter anderem für die Getriebesteuerung von Bedeutung.
DE 10 2020 206 128 A1 offenbart einen Beschleunigungssensor, dessen Auslösemuster überwacht wird. Das Auslösemuster korreliert mit Unebenheiten im Fahrbahnbelag.
DE 35 45 012 A1 bezieht sich auf die Ermittlung von Radschlupf. Dazu wird ein durch einen Beschleunigungsgeber gelieferter Beschleunigungswert mit einer an den Fahrzeugrädern gemessen Radbeschleunigung verglichen, um ein Regelsignal zu erzeugen, das der Differenz zwischen den genannten Beschleunigungen entspricht. Jedes Regelsignal wird herangezogen, um auf den Motor oder das Bremssystem des Fahrzeugs in dem Sinn einzuwirken, dass die höhere Radbeschleunigung an die durch den Beschleunigungsgeber gemessene tatsächliche Fahrzeugbeschleunigung angeglichen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung des Getriebes eines Fahrzeugs zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Computerprogramm nach Anspruch 6 und eine Anordnung nach Anspruch 7. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Steuerung mindestens eines Getriebes eines Fahrzeugs. Bei dem Getriebe kann es sich um ein Übersetzungs- oder Differential- bzw. Ausgleichsgetriebe handeln. Eine Übersetzung des Getriebes ist bevorzugt veränderlich. Insbesondere kann es sich bei dem Übersetzungsgetriebe um ein Schaltgetriebe oder ein Getriebe mit stufenlos veränderlicher Übersetzung handeln.
Das Getriebe ist Teil eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs. Als Übersetzungsgetriebe übersetzt es eine Eingangsdrehzahl einer Ausgangswelle eines Antriebsmotors des Fahrzeugs in eine Drehzahl einer Ausgangswelle. Die Ausgangswelle ist triebwirksam mit ein oder mehreren angetriebenen Rädern des Fahrzeugs verbunden. Diese Verbindung kann über das Ausgleichsgetriebe erfolgen.
Die Erfindung sieht einen Vergleich mindestens eines Werts eines Gradienten beziehungsweise eine Ableitung einer Drehzahl einer An- oder Abtriebswelle des Getriebes mit mindestens einem Wert einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs vor.
Die Längsbeschleunigung bezeichnet eine Beschleunigung des Fahrzeugs entlang seiner Längsachse. Diese ist identisch mit einer Beschleunigung des Fahrzeugs in Fahrtrichtung bei Geradeausfahrt.
Hat kein Rad des Fahrzeugs Schlupf, korrelieren die beiden miteinander verglichenen Werte bzw. stimmen überein. Bei Schlupf hingegen weichen die Werte voneinander ab. Durch den Vergleich der Werte lässt sich entsprechend ermitteln, ob Schlupf an einem oder mehreren Rädern des Fahrzeugs auftritt.
Die Erfindung sieht darüber hinaus eine Bewertung der Ebenheit des von dem Fahrzeug befahrenen Untergrunds vor. Im Einzelnen wird die Ebenheit des Untergrunds entlang einer von dem Fahrzeug befahrenen Strecke bewertet. Es handelt sich um die Ebenheit eines durch die befahrene Strecke definierten Längsprofils des Untergrunds. Die Ebenheit ist etwa definiert in „Längsebenheitsauswertungsverfahren „bewertetes Längsprofil“ - Weiterentwicklung der Längsebenheitsbewertung der Zustandserfassung und -bewertung" (Günther Maerschalk, Andreas Ueckermann, Slawomir Heller; in: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Heft S73, 2011).
Die Ebenheit des von dem Fahrzeug befahrenen Untergrunds korreliert mit einer Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs, das heißt einer Beschleunigung des Fahrzeugs entlang seiner Hochachse. Unebenheiten des Untergrunds gehen einher mit Extremwerten, das heißt Maxima und Minima der Vertikalbeschleunigung. Entsprechend sieht die Erfindung vor, die Ebenheit mittels ein oder mehrerer Extremwerte der Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs zu bewerten.
Erfindungsgemäß wird das Getriebe in Abhängigkeit des Auftretens von Schlupf und der Bewertung der Ebenheit gesteuert. Diese Abhängigkeit äußert sich darin, dass beim Auftreten von Schlupf das Getriebe anders angesteuert wird als in Situationen, in denen kein Schlupf auftritt. Ebenso beeinflusst die Ebenheit die Ansteuerung des Getriebes. Das Getriebe wird also bei ebenem und unebenem Untergrund unterschiedlich angesteuert.
Durch die Berücksichtigung sowohl des Radschlupfs als auch der Ebenheit des Untergrunds ist es möglich, das Getriebe situationsgerecht anzusteuern. Von Vorteil ist das erfindungsgemäße Verfahren darüber hinaus, da einem Getriebesteuergerät über entsprechende Sensoren ohnehin Informationen über Drehzahlen der An- und Abtriebswelle sowie über Beschleunigungen zur Verfügung stehen. Daher lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren ohne hardwareseitigen Zusatzaufwand in einem Getriebesteuergerät implementieren.
Zum Vergleich des mindestens einen Werts des Gradienten der Drehzahl der An- oder Abtriebswelle des Getriebes mit dem mindestens einen Wert der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs wird in einer bevorzugten Weiterbildung eine Differenz der beiden Werte gebildet. Die Höhe der Differenz korreliert mit dem Radschlupf.
Bevorzugt wird der Schlupf in einer Weiterbildung des Verfahrens klassifiziert. Eine Klassifizierung bedeutet eine Zuordnung zu einer von mehreren Klassen. Der Schlupf wird also einer von mehreren Schlupfklassen zugeordnet. Bevorzugt wird der Schlupf zu diesem Zweck quantifiziert, wobei die Zuordnung zu den Schlupfklassen in Abhängigkeit der Höhe des Schlupfs erfolgt. Die weiterbildungsgemäße Klassifizierung ist vorteilhaft, da sich das Verfahren vereinfacht. Entsprechend werden verringerte Anforderungen an die Rechenkapazität des Steuergeräts gestellt. Dies erlaubt die Verwendung einfacherer und damit kostengünstigerer Steuergerätehardware.
Analog wird die Ebenheit in einer bevorzugten Weiterbildung klassifiziert. Die Ebenheit wird also einer von mehreren Ebenheitsklassen zugeordnet. Bevorzugt wird die Ebenheit zu diesem Zweck quantifiziert. Eine Zuordnung zu den Ebenheitsklassen erfolgt dann in Abhängigkeit eines Ebenheitsmaßes. Geeignete Ebenheitsmaße ergeben sich beispielsweise aus oben genannter Definition der Ebenheit. Auch durch die Klassifizierung der Ebenheit vereinfacht sich das Verfahren, sodass geringere Anforderungen an die Rechenkapazität des Steuergeräts gestellt werden und sich die Steuergerätehardware günstiger realisieren lässt.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird das Getriebe in Abhängigkeit eines von mehreren Fahrprogrammen gesteuert. Das Fahrprogramm wird weiterbildungsgemäß in Abhängigkeit des Auftretens von Schlupf und der Bewertung der Ebenheit ausgewählt. Insbesondere kann das Fahrprogramm in Abhängigkeit der oben beschriebenen Klassifizierungen des Schlupfs und/oder der Ebenheit ausgewählt werden. Durch die Auswahl von Fahrprogrammen lässt sich das Getriebe einerseits situationsgerecht steuern, andererseits wird die Rechenkapazität des Getriebesteuergeräts geschont.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm implementiert das erfindungsgemäße Verfahren oder eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens. Das Computerprogramm umfasst also Anweisungen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung und ist damit zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Computerprogramm einen Computer, etwa ein Getriebesteuergerät, zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer bevorzugten Weiterbildung veranlasst, wenn das Computerprogramm von dem Computer ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann auf einem Speichermedium gespeichert oder in einem oder mehreren übertragungsfähigen oder übertragenen Signalen codiert sein. Insbesondere kann das Computerprogramm als ein Computerprogrammprodukt vorliegen, das heißt als eine handelbare Einheit bzw. eine Einheit, die dem Zweck dient, den Besitz an dem Computerprogramm zu übertragen.
Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst das oben beschriebene Getriebesteuergerät, den Drehzahlsensor und den Beschleunigungssensor. Das Getriebesteuergerät weist erfindungsgemäß das erfindungsgemäße Computerprogramm oder eine bevorzugte Weiterbildung auf. Weiterhin ist es ausgebildet, den Wert des Gradienten der Drehzahl der An- oder Abtriebswelle des Getriebes anhand eines Signals des Drehzahlsensors zu ermitteln. Dazu ist der Drehzahlsensor signalleitend mit dem Getriebesteuergerät verbunden. In einem von dem Drehzahlsensor zu dem Getriebesteuergerät übertragenen Signal sind Drehzahlen der An- oder Abtriebswelle des Getriebes codiert.
Das Getriebesteuergerät ist zudem ausgebildet, den Wert der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs anhand eines Signals des Beschleunigungssensors zu ermitteln. Der Beschleunigungssensor ist dazu signalleitend mit dem Getriebesteuergerät verbunden. In einem von dem Beschleunigungssensor zu dem Getriebesteuergerät übertragenen Signal sind Werte der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs codiert.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1 einen Antriebsstrang.

Der in 1 dargestellte Antriebsstrang 101 umfasst einen Motor 103, ein Getriebe 105 und ein Differential 107.
Das Getriebe 105 weist ein Steuergerät 111 auf. Es leitet einen Drehmomentfluss von dem Motor 103 zu dem Differential 107. Das Differential 107 verzweigt den Drehmomentfluss, sodass Räder 113 angetrieben werden.
Durch Abgleich einer Längsbeschleunigung mit einem Abtriebsdrehzahlgradienten ermittelt das Getriebesteuergerät 111, ob die Räder 113 Schlupf haben. Weiterhin überwacht es den Verlauf einer Beschleunigung entlang einer Hochachse. Daraus leitet das Getriebesteuergerät 111 ab, ob der Untergrund eben oder uneben ist. Entsprechend des Ergebnisses wählt das Getriebesteuergerät 111 eine der folgenden vier Kategorien aus:

- Erste Kategorie: Schlupf mit unebenem Untergrund;
- Zweite Kategorie: Schlupf mit ebenem Untergrund;
- Dritte Kategorie: kein Schlupf mit unebenem Untergrund; und
- Vierte Kategorie: kein Schlupf mit ebenem Untergrund.

Je nach ausgewählter Kategorie nimmt das Getriebesteuergerät 111 Anpassungen des Fahrprogramms vor. Wurde die erste Kategorie ausgewählt, können beispielsweise Differentialsperren eingelegt und Gangschaltungen des Getriebes 105 unterbunden bzw. die Drehzahl des Motors 103 hochgehalten werden, um möglichst viel Leistung zur Verfügung zu stellen. Des Weiteren kann der Druck in den Rädern 113 reduziert werden, um die Bodenbelastung zu vermindern. Weiterhin ist es möglich, eine gezielte Schlupfregelung zu aktivieren, um einen gewünschten Schlupf der Räder 113 zu halten.
Liegt die zweite Kategorie vor, lässt sich etwa ein Gradient limitieren, mit welchem die Leistung des Motors einem entsprechenden Signal folgt, welches den Fahrerwunsch signalisiert, etwa ein Positionssignal eines Fahrpedals. Dies bewirkt ein feinfühligeres Ansprechen des Motors 103. Auch ist es sinnvoll, in Abhängigkeit der zweiten Kategorie Differentialsperren einzulegen und/oder eine Schaltverhinderung zu aktivieren. Bei einem Befüll-Vorgang der Schaufel eines Radladers kann die Motorleistung reduziert werden, sobald bei ebenem Untergrund Schlupf der Räder 113 erkannt wurde und somit die zweite Kategorie vorliegt.
Ist der Untergrund uneben, aber haben die Räder 113 entsprechend der dritten Kategorie keinen Schlupf, lässt sich beispielsweise der Druck in den Rädern 113 erhöhen.
Auch kann es sinnvoll sein, zur Bewältigung der Unebenheiten die verfügbare Leistung des Motors 103 wie bei der ersten Kategorie zu erhöhen.
Wurde die vierte Kategorie ausgewählt und haben die Räder 113 entsprechend auf ebenem Untergrund keinen Schlupf, kann in einen Transport-Modus gewechselt werden mit dem Ziel, effizient lange Strecken zurückzulegen. Dazu wird, wie in der dritten Kategorie ein hoher Druck in den Rädern 113 gewählt. Weiterhin veranlasst das Getriebesteuergerät 111 das Getriebe 105, früh hochzuschalten.
Bezugszeichen

101: Antriebsstrang
103: Motor
105: Getriebe
107: Differential
111: Getriebesteuergerät
113: Rad

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 102020206128 A1 [0003]
DE 3545012 A1 [0004]

Claims

Verfahren zu Steuerung mindestens eines Getriebes (105) eines Fahrzeugs; dadurch gekennzeichnet, dass durch Vergleich mindestens eines Werts eines Gradienten einer Drehzahl einer An- oder Abtriebswelle des Getriebes (105) mit mindestens einem Wert einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs ermittelt wird, ob Schlupf an einem oder mehreren Rädern (113) des Fahrzeugs auftritt; wobei mittels ein oder mehrere Extremwerte einer Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs die Ebenheit eines von dem Fahrzeug befahrener Untergrunds bewertet wird; und wobei das Getriebe (105) in Abhängigkeit des Auftretens von Schlupf und der Bewertung der Ebenheit gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Differenz zwischen einem Wert des Gradienten der Drehzahl der An- oder Abtriebswelle des Getriebes (105) und einem Wert der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupf klassifiziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Ebenheit klassifiziert wird
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass eins von mehreren Fahrprogrammen zur Steuerung des Getriebes (105) in Abhängigkeit des Auftretens von Schlupf und der Bewertung der Ebenheit ausgewählt wird.
Computerprogramm zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Anordnung mit einem Getriebesteuergerät (111), einem Drehzahlsensor und einem Beschleunigungssensor; dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebesteuergerät (111) ein Computerprogramm nach dem vorhergehenden Anspruch aufweist; wobei das Getriebesteuergerät (111) ausgebildet ist, den Wert des Gradienten der Drehzahl der An- oder Abtriebswelle des Getriebes (105) anhand eines Signals des Drehzahlsensors und den Wert der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs anhand eines Signals des Beschleunigungssensors zu ermitteln.