DE10318498A1

DE10318498A1 - Verfahren zum Betrieb eines automatischen Getriebes und Kraftfahrzeug mit Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10318498A1
Application number: DE10318498A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Neft (FH); Joachim Dipl.-Ing. Schäfer (FH)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: DE10318498B4

Abstract

Bei bekannten Verfahren zum Betrieb eines automatischen Getriebes werden in einem Manuellmodus Hochschaltungen ausgelöst, wenn eine Drehzahl der Antriebsmaschine einen Drehzahl-Schwellwert überschreitet. Bei einem niedrigen Reibungskoeffizienten zwischen angetriebenen Fahrzeugrädern und der Fahrbahn kann es dabei zu Hochschaltungen im Stillstand des Kraftfahrzeugs kommen. Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, welches das Einstellen einer unpassenden Übersetzung unterbindet. DOLLAR A Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Hochschaltung nur ausgelöst, wenn ein Schlupfwert kleiner als ein Schlupfgrenzwert, also der Schlupf an angetriebenen Fahrzeugrädern kleiner als ein Grenzwert ist. Damit werden Schaltungen in unpassende Gänge verhindert. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist ein ausschaltbares Antriebsschlupfregelsystem auf und verfügt bei ausgeschaltetem Antriebsschlupfregelsystem über Einrichtungen zur Durchführung des genannten Verfahrens. DOLLAR A Einsatz in einem Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines automatischen Getriebes eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gemäß Patentanspruch 6.

Automatische Getriebe in Kraftfahrzeugen sind seit langem bekannt. Moderne automatische Getriebe werden von einer Steuerungseinrichtung angesteuert und weisen häufig einen Automatikmodus und einen Manuellmodus auf. Im Automatikmodus werden Schaltungen des Getriebes auf Grund von Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs automatisch ausgelöst und durchgeführt. Im Manuellmodus kann ein Fahrzeugführer, beispielsweise mittels eines Schalthebels, Schaltungen auslösen, welche dann automatisch durchgeführt werden. In der EP 0 778 429 A1 ist ein so geartetes automatisches Getriebe, welches als ein automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe ausgeführt ist, beschrieben.

Es sind Getriebe bekannt, die im Manuellmodus bei Erreichen einer maximalen Drehzahl der Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs eine automatische Hochschaltung durchführen und damit die Drehzahl der Antriebsmaschine absenken. Damit wird eine Abregelung des Motors verhindert und der Fahrzeugführer entlastet. Bei einem niedrigen Reibwert zwischen der Fahrbahn und angetriebenen Fahrzeugrädern können die Fahrzeugräder durchdrehen und damit die Drehzahl der Antriebsmaschine stark ansteigen, ohne dass sich das Kraftfahrzeug entsprechend bewegt. Im Extremfall kann die Drehzahl der Antriebsmaschine die maximale Drehzahl erreichen und eine Hochschaltung ausgelöst werden, obwohl das Kraftfahrzeug steht. Es kann somit ein Gang eingelegt werden, welcher nicht zur aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs passt.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines automatischen Getriebes eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welches das Einstellen einer unpassenden Übersetzung unterbindet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, bei welchem das Einstellen einer unpassenden Übersetzung in einem automatischen Getriebe unterbunden wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines automatischen Getriebes wird eine Hochschaltung nur ausgelöst, wenn ein einen Schlupf an angetriebenen Fahrzeugrädern kennzeichnender Schlupfwert kleiner als ein Schlupf-Grenzwert ist. Der Schlupf kennzeichnet eine Relativbewegung eines Aufstandspunkt eines angetriebenen Fahrzeugrads gegenüber der Fahrbahn, er ist umso größer, je größer die Relativbewegung ist. Der Aufstandspunkt ist der Punkt auf dem das Fahrzeugrad auf der Fahrbahn steht. Der Schlupf s in [%] wird berechnet aus einer Geschwindigkeit des Aufstandspunkt ν_auf und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ν_Fzg:

Der Schlupf-Grenzwert kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 10 und 20 % liegen.

Da die für die Berechnung notwendigen Größen nur schwer exakt messbar sind, wird ein Schlupfwert berücksichtigt, der den tatsächlichen Schlupf kennzeichnet. Der Schlupfwert kann auf verschiedene Weise bestimmt werden, beispielsweise aus den Drehzahlen der angetriebenen und nicht angetriebenen Fahrzeugräder.

Das automatische Getriebe kann als automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe, als Planetengetriebe oder als stufenloses Getriebe ausgeführt sein. Bei der Ausführung als stufenloses Getriebe entsprechen die Gänge Übersetzungen, die konstant gehalten werden. Eine Hochschaltung entspricht damit einer Verstellung von einer ersten konstanten Übersetzung auf eine zweite, längere Übersetzung.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch im Automatikmodus des Getriebes ausgeführt werden. Die Auswahl des Gangs, das sogenannte Schaltprogramm ist damit von der Drehzahl der Antriebsmaschine abhängig. Dabei kann es sich auch um eine indirekte Abhängigkeit handeln. In diesem Fall kann das Schaltprogramm beispielsweise von der Drehzahl der angetriebenen Fahrzeugräder abhängig sein, welche wiederum von der Drehzahl der Antriebsmaschine beeinflusst wird.

Wenn der Schlupfwert über dem genannten Schlupf-Grenzwert liegt, ist das ein Zeichen, dass der Schlupf zwischen den angetriebenen Fahrzeugrädern und der Fahrbahn sehr groß ist. Der bei niedrigem Schlupf und geschlossenem Antriebsstrang geltende Zusammenhang zwischen der Drehzahl der Antriebsmaschine und der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bei einer festen Übersetzung des Getriebes ist damit nicht mehr gültig. Das Auslösen einer Hochschaltung würde zum Einlegen eines unpassenden Ganges und damit einer unpassenden Übersetzung des Getriebes führen. Ein Anfahren oder eine Weiterfahrt im aktuellen Gang wäre nicht möglich. Sobald der Reibwert höher werden würde, würden die angetriebenen Räder ruckartig abgebremst. Dies würde zu einem unangenehmen Ruck führen und im Extremfall kann die Antriebsmaschine abgewürgt werden. In jedem Fall wäre eine Rückschaltung in einen zur Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs passenden Gang notwendig.

Damit verhindert das erfindungsgemäße Verfahren das Einstellen einer unpassenden Übersetzung im Getriebe. Unkomfortable Rucke und ein Abwürgen der Antriebsmaschine beim Übergang von einem niedrigen auf einen hohen Reibwert zwischen Fahrzeugrädern und Fahrbahn werden vermieden.

In Ausgestaltung der Erfindung wird der Schlupfwert aus Drehzahlen der angetriebenen Fahrzeugräder und Drehzahlen von nicht angetriebenen Fahrzeugrädern ermittelt. Grundgedanke dieser Vorgehensweise ist es, dass die nicht angetriebenen Fahrzeugräder keinen oder einen vernachlässigbaren Schlupf aufweisen. Die Drehzahl der nicht angetriebenen Fahrzeugräder ist damit ein Maß für die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Unter der weiteren Annahme, dass die Durchmesser der angetriebenen und nicht angetriebenen Fahrzeugräder gleich sind, kann der Schlupfwert aus den genannten Drehzahlen berechnet werden, wobei der Schlupfwert sehr genau mit dem tatsächlichen Schlupf übereinstimmt. Bei der Berechnung können jeweils Mittelwerte der linken und rechten Fahrzeugräder gebildet werden. Als Drehzahl der angetriebenen Fahrzeugräder kann auch insbesondere der maximale Wert der einzelnen angetriebenen Fahrzeugräder verwendet werden. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn bei einem angetriebenen Fahrzeugrad ein niedriger Reibwert und bei einem anderen ein hoher Reibwert vorliegt.

Die Ermittlung des Schlupfwerts ist damit besonders einfach und kostengünstig, da Sensoren zur Messung der Drehzahlen der Fahrzeugräder bei modernen Fahrzeugen schon vorhanden sind. Die Sensoren werden beispielsweise von einem Antiblockiersystem benötigt, über welches quasi alle modernen Fahrzeuge verfügen.

Die Fahrzeuggeschwindigkeit könnte mittels eines anderen geeigneten Sensors, beispielsweise mittels eines optischen Verfahrens, oder über eine Integration einer Fahrzeugbeschleunigung, welche von einem Beschleunigungssensor gemessen wird, ermittelt werden. Dies kann insbesondere bei einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb Verwendung finden, welches keine nicht angetriebenen Fahrzeugräder aufweist.

In Ausgestaltung der Erfindung wird der Schlupfwert aus einem Gradienten der Drehzahlen der angetriebenen Fahrzeugräder und/oder der Antriebsmaschine ermittelt. Bei einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs ohne allzu großen Schlupf steigt die Drehzahl der angetriebenen Fahrzeugräder ebenso wie die Drehzahl der Antriebsmaschine an. Der Gradient der Drehzahlen und damit die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs können dabei Grenzwerte, welche sich beispielsweise aus der Leistung der Antriebsmaschine und der Masse des Kraftfahrzeugs ergeben, nicht Überschreiten. Falls die genannten Gradienten die genannten Grenzwerte doch überschreiten, kann von einem sehr großen Schlupf an den angetriebenen Fahrzeugrädern ausgegangen werden. Das Maß der Überschreitung kann als ein Schlupfwert angenommen werden. Damit kann auch bei einem Kraftfahrzeug mit Allradantrieb ein Schlupfwert einfach und kostengünstig ermittelt werden.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der Schlupf-Grenzwert von Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs, beispielsweise vom aktuellen Gang oder der Geschwindigkeit abhängig. Beim Übertragen eines Antriebsmoments zwischen den angetriebenen Fahrzeugrädern und der Fahrbahn tritt immer ein Schlupf auf, der umso größer ist, je größer das übertragene Antriebsmoment ist. Das für eine konstante Geschwindigkeit notwendige Antriebsmoment steigt mit steigender Geschwindigkeit an, womit auch der vorhandene Schlupf ansteigt. Um dem Rechnung zu tragen, steigt der Schlupf-Grenzwert beispielsweise mit steigender Geschwindigkeit an.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 6 verfügt über ein ausschaltbares Antriebsschlupfregelsystem, beispielsweise mit der Kurzbezeichnung ASR. Das Kraftfahrzeug weist bei ausgeschaltetem Antriebsschlupfregelsystem über Einrichtungen zur Durchführung eines der vorgenannten Verfahren auf. Das Antriebsschlupfregelsystem verhindert im eingeschalteten Zustand ein Durchdrehen der angetriebenen Fahrzeugräder, also zu großen Schlupf an den angetriebenen Fahrzeugrädern. Dies wird erreicht durch eine Beeinflussung der Antriebsmaschine und/oder ein gezieltes Abbremsen der einzelnen Fahrzeugräder. Die Funktionalität eines Antriebsschlupfregelsystem kann auch in einem Fahrstabilitätssystem, beispielsweise mit der Kurzbezeichnung ESP, integriert sein.

Bei eingeschaltetem Antriebsschlupfregelsystem kann der Schlupf wert nicht größer als der Schlupf-Grenzwert werden. Ein Schalten in einen unpassenden Gang ist also nicht möglich. Beim erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ist dies auch bei ausgeschaltetem Antriebsschlupfregelsystem gewährleistet.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 einen Ausschnitt eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem automatischen Getriebe und

2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des automatischen Getriebes im Manuellmodus.

Gemäß 1 verfügt ein Antriebsstrang 10 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs über eine Brennkraftmaschine 11, welche von einer Steuerungseinrichtung 12 angesteuert wird. Die Steuerungseinrichtung 12 steht dazu mit nicht dargestellten Stellgliedern, wie beispielsweise einem Drosselklappensteller, und Sensoren, wie beispielsweise Drehzahlsensoren, in Signalverbindung. Die Steuerungseinrichtung 12 steht außerdem mit einem als Fahrpedal ausgeführten Leistungsstellglied 13 in Signalverbindung, mittels welchem ein Fahrzeugführer ein abzugebendes Drehmoment der Brennkraftmaschine 11 einstellen kann.
Die Brennkraftmaschine 11 ist über eine Ausgangswelle 14 mit einem als ein automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe ausgeführten automatischen Getriebe 15 verbunden, welches von einer Steuerungseinrichtung 16 angesteuert wird. Das automatische Getriebe 15 verfügt über eine nicht dargestellte automatisierte Kupplung. Die Steuerungseinrichtung 16 steht mit einem Schalthebel 17 in Signalverbindung, mittels welchem der Fahrzeugführer im Manuellmodus des automatischen Getriebes 15 Schaltungen auslösen kann. Im Automatikmodus werden Schaltungen von der Steuerungseinrichtung 16 in Abhängigkeit von an sich bekannten Schaltkennfeldern ausgelöst. Zwischen dem Automatikmodus und dem Manuellmodus kann der Fahrzeugführer mittels einer nicht dargestellten Eingabevorrichtung, welche am Schalthebel 17 angeordnet ist, umschalten.
Das Getriebe 15 ist mittels einer Antriebswelle 18 mit einem Achsgetriebe 19 verbunden, welches auf bekannte Weise das abgegebene Drehmoment der Brennkraftmaschine 11 über Seitenwellen 20 auf angetriebene Fahrzeugräder 21 überträgt. Das Kraftfahrzeug verfügt außerdem über nicht angetriebene Fahrzeugräder 27, welche mit einer Vorderachse miteinander verbunden sind. Über die nicht angetriebenen Antriebsräder 27 kann kein Antriebsmoment auf die Fahrbahn übertragen werden.
An den Fahrzeugrädern 21, 27 sind hydraulische Bremseinrichtungen 22 angeordnet, welche von einer Steuerungseinrichtung 23 über Hydraulikleitungen 25 angesteuert werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur eine Hydraulikleitung 25 dargestellt. Die Steuerungseinrichtung 23 steht mit einem Bremspedal 24 über eine Hydraulikleitung 26 in Verbindung, mittels welchem der Fahrzeugführer das von den Bremseinrichtungen 22 aufgebrachte und damit auf das Kraftfahrzeug wirkende Bremsmoment einstellen kann.
Die Steuerungseinrichtung 23 beinhaltet ein Antriebsschlupfregelsystem und kann die Bremseinrichtungen 22 dazu unabhängig von der Stellung des Bremspedals 24 ansteuern. Das Antriebsschlupfregelsystem kann mittels eines nicht dargestellten Schalters ein- und ausgeschalten werden.
An den Fahrzeugrädern 21, 27 sind nicht dargestellte Drehzahlsensoren angeordnet, mittels welchen die Steuerungseinrichtung 23 die Drehzahlen der Fahrzeugräder 21, 27 einzeln erfassen kann. Aus diesen Drehzahlen kann die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und der Schlupf der angetriebenen Fahrzeugräder 21 bestimmt werden.
Die Steuerungseinrichtungen 12, 16 und 23 stehen untereinander über eine serielle Busverbindung, beispielsweise über einen CAN-Bus, in Signalverbindung. Damit können erfasste Größen, wie beispielsweise die Drehzahl der Fahrzeugräder 21, ausgetauscht oder Anforderungen an eine Steuerungseinrichtung, beispielsweise die Reduktion des abgegebenen Drehmoments der Antriebsmaschine 11 auf Anforderung des Antriebsschlupfregelsystems von der Steuerungseinrichtung 23 an die Steuerungseinrichtung 12, gesendet werden.
Gemäß 2 beginnt ein Verfahren zum Betrieb des automatischen Getriebes im Manuellmodus im Block 30. In diesem Verfahren wird geprüft, ob eine automatische Hochschaltung durchgeführt werden muss. Diese wird dann gegebenenfalls ausgelöst. Das Verfahren wird von der Steuerungseinrichtung 16 in einem festen Zeittakt, beispielsweise mit einer Taktzeit von 10 ms, ausgeführt.
Im folgenden Abfrageblock 31 wird geprüft, ob die Drehzahl der Antriebsmaschine 11 größer als ein Drehzahl-Schwellwert ist. Bei einem negativen Ergebnis ist keine Hochschaltung notwendig und das Verfahren wird in Block 35 beendet. Bei einem positiven Ergebnis wird das Verfahren im Block 32 fortgeführt. An dieser Stelle sei erwähnt, dass bei allen Abfrageblöcken in der 2 das Verfahren bei einem positiven Ergebnis der Prüfung entsprechend dem Ausgang des Abfrageblocks nach unten und bei einem negativen Ergebnis entsprechend dem Ausgang zur Seite fortgesetzt wird.
Im Block 32 wird ein Schlupfwert für die angetriebenen Fahrzeugräder 21 bestimmt. Dazu wird vom Mittelwert der Drehzahlen der angetriebenen Fahrzeugräder 21 der Mittelwert der Drehzahlen der nicht angetriebenen Fahrzeugräder 27 abgezogen. Damit wird quasi ein absoluter Schlupfwert bestimmt. Zusätzlich könnte durch eine Division durch den Mittelwert der Drehzahlen der nicht angetriebenen Fahrzeugräder 27 ein relativer Schlupfwert bestimmt werden. Aus Rechenzeitgründen wird aber auf die Division verzichtet.
Im folgenden Abfrageblock 33 wird geprüft, ob der Schlupfwert kleiner als ein Schlupf-Grenzwert ist. Der Schlupfgrenzwert ist dabei nicht konstant, sondern steigt mit steigender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, also steigender Drehzahl der nicht angetriebenen Fahrzeugräder 27 an. Fällt die Prüfung negativ aus, ist also der Schlupfwert größer als der Schlupf-Grenzwert, so liegt an den angetriebenen Fahrzeugrädern 21 ein zu großer Schlupf vor und es wird keine Hochschaltung ausgelöst. Das Verfahren wird dann im Block 35 beendet. Bei einem positiven Ergebnis der Prüfung, wenn also der Schlupfwert kleiner als der Schlupf-Grenzwert ist, wird in Block 34 eine Hochschaltung ausgelöst, die in einem anderen, nicht dargestellten Verfahren ausgeführt wird. In Block 35 ist das Verfahren beendet.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines automatischen Getriebes eines Kraftfahrzeugs, bei welchem Hochschaltungen, insbesondere in einem Manuellmodus des automatischen Getriebes (15), von einer Steuerungseinrichtung (16) in Abhängigkeit von einer Drehzahl einer Antriebsmaschine (11) ausgelöst werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hochschaltung nur ausgelöst wird, wenn ein einen Schlupf an angetriebenen Fahrzeugrädern (21) kennzeichnender Schlupfwert kleiner als ein Schlupf-Grenzwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupfwert aus Drehzahlen der angetriebenen Fahrzeugräder (21) und Drehzahlen von nicht angetriebenen Fahrzeugrädern (27) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupfwert aus einem Gradienten der Drehzahlen der angetriebenen Fahrzeugräder (21) und/oder der Antriebsmaschine (11) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupf-Grenzwert von Betriebsgrößen des Kraftfahrzeugs abhängig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als eine Bedingung für das Auslösen einer Hochschaltung die Drehzahl der Antriebsmaschine (11) größer als ein Drehzahl-Schwellwert sein muss.
Kraftfahrzeug mit einem ausschaltbaren Antriebsschlupfregelsystem, welches bei ausgeschaltetem Antriebsschlupfregelsystem über Einrichtungen zur Durchführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 verfügt.