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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gangschaltsteuerung
eines Automatikgetriebes eines Fahrzeugs und insbesondere auf eine
Verbesserung bei einer Gangschaltsteuerung eines Automatikgetriebes,
die den Reifenschlupf von Fahrzeugrädern verringert.
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Das
Automatikgetriebe von Fahrzeugen wird im allgemeinen durch eine
Gangschaltsteuerungsvorrichtung in einer solchen Weise gesteuert,
daß dieses
entsprechend einem Vergleich zwischen der Motordrosselöffnung und
der Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen einer Vielzahl von Schaltstufen
geschaltet wird, so daß, wenn
das Fahrzeug vom Stillstand aus gestartet wird und allmählich beschleunigt
wird, das Automatikgetriebe entsprechend einem relativen Ansteigen
der Fahrzeuggeschwindigkeit im Hinblick auf die Drosselöffnung zu einer
höheren
Schaltstufe aufeinanderfolgend hochgeschaltet wird, oder, wenn das
Fahrzeug von einem Fahrzustand mit hoher Geschwindigkeit verlangsamt
wird, das Automatikgetriebe entsprechend einer Relativverringerung
der Fahrzeuggeschwindigkeit im Hinblick auf die Drosselöffnung zu
einer niedrigeren Schaltstufe aufeinanderfolgend heruntergeschaltet
wird. Zusätzlich
zu einer solchen gleichmäßigen Schaltstufenänderungssteuerung
ist es bekannt, die Schaltstufenänderung
des Automatikgetriebes zu steuern, so daß die Stufe hochgeschaltet
wird, wenn das Schlupfverhältnis
des Antriebsrades in Richtung der Verlangsamung des Fahrzeugs übermäßig wird,
wobei bezweckt wird, die Fahrstabilität des Fahrzeugs zu verbessern,
wie es in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 6-34 038
A beschrieben ist, da die Kraft, die ein Gleiten des Antriebsrades
entlang der Straßenoberfläche hervorrufen
würde,
die Vektoraddition einer Seitenkraft, die, durch eine im kurvenfahrenden
Fahrzeug erzeugte Zentrifugalkraft bedingt, auf das Antriebsrad
wirkt, und einer Längskraft
ist, die auf das Antriebsrad entsprechend dem Längsschlupf wirkt und durch
ein Hochschalten des Getriebes verringert werden kann, wenn das
Schlupfverhältnis
in Richtung der Verlangsamung des Fahrzeugs gerichtet ist. Die Verbesserung
der Kurvenfahrstabilität
durch ein solches-Hochschalten des Automatikgetriebes im Hinblick
auf eine übermäßige Erhöhung des
Längsschlupfes
des Antriebsrades wird effektiver erhalten, wenn das Getriebe um
mehrere Stufen, wenn dieses möglich
ist, hochgeschaltet wird. Wenn jedoch das Getriebe um eine größere Zahl
an Schaltstufen hochgeschaltet wird, wird das Antriebsdrehmoment
des Antriebsrades um ein entsprechend größeres Verhältnis verringert, was im wesentlichen
die Leistungskenndaten des Fahrzeugs beeinflußt.
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Aus
der
DE 37 11 913 A1 ist
ein Verfahren zur Antriebsschlupfverhinderung bekannt, bei dem in
Abhängigkeit
von einem Schlupfsignal der Schaltzustand eines Automatikgetriebes
so beeinflußt
wird, daß ein Durchdrehen
der Antriebsräder
verhindert wird, wobei beim Auftreten eines Schlupfsignals stufenweise
oder stufenlos ein höherer
Gang eingelegt wird. Später
wird das Antriebsmoment wieder erhöht, indem in Abhängigkeit
von einem Schlupfsignal stufenweise oder stufenlos ein niedrigerer
Gang eingelegt wird.
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Im
Hinblick auf die vorstehend genannten widersprüchlichen Bedingungen für ein Hochschalten
des Automatikgetriebes zur Verbesserung der Kurvenfahrstabilität eines
Fahrzeugs und zum Absichern der Leistungskenndaten des Fahrzeugs
ist es die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, die Anzahl der
Stufen des Hochschaltens des Automatikgetriebes eines Fahrzeugs
im Hinblick auf eine übermä ßige Erhöhung des Schlupfverhältnisses
seines Antriebsrades in kritischerer Weise zu optimieren.
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Um
eine solche Aufgabe zu lösen,
schlägt
die vorliegende Erfindung eine Gangschaltsteuerungsvorrichtung eines
Automatikgetriebes eines Fahrzeugs vor, das ein Paar von Antriebsrädern und
ein Paar von getriebenen Rädern
hat, die aufweist:
eine Einrichtung zum Schätzen des Schräglaufwinkels
von zumindest einem Rad des Paares von Antriebsrädern,
eine Einrichtung
zum Schätzen
des Schlupfverhältnisses
des zumindest einen Antriebsrades,
eine Einrichtung zum Bestimmen
eines Hochschaltens des Automatikgetriebes, wenn der Absolutwert
des geschätzten
Schlupfverhältnisses
größer als
sein Schwellwert ist, und
eine Einrichtung zum Ausführen des
Hochschaltens des Automatikgetriebes entsprechend dem Hochschalten, das
durch die Hochschaltbestimmungseinrichtung bestimmt wurde,
wobei
die Hochschaltbestimmungseinrichtung in gewünschter Weise eine Einrichtung
aufweist, die die Reifenhaftung des zumindest einen Antriebsrades
auf der Grundlage des geschätzten
Schräglaufwinkels
und des geschätzten
Schlupfverhältnisses
schätzt
und das Hochschalten bestimmt, so daß die geschätzte Reifenhaftung durch eine
Minimalanzahl an Schaltstufenänderungen
in einer solchen Weise angenähert
wird, daß sich
diese in einem für
diese vorbestimmten Haftungsbereich befindet.
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Genauer
gesagt kann die Hochschaltbestimmungseinrichtung den Haftungsbereich
als ein Gebiet vorbestimmen, das innerhalb einer Ellipse in einem
Koordinatensystem aus Abszisse und Ordinate definiert ist, das eine
Koordinierung des Schräglaufwinkels
und des Schlupfverhältnisses
des zumindest einen Antriebsrades vornimmt, wobei die Ellipse einen
ersten Radius entlang einer Achse aus Abszisse oder Ordinate und
einen zweiten Radius entlang der anderen Achse aus Abszisse und
Ordinate hat, und wobei der erste Radius ein solcher Wert des Schräglaufwinkels
ist, der als Maximum angesehen wird, das für das zumindest eine Antriebsrad
gestattet ist, wenn das Schlupfverhältnis von diesem Null ist,
und wobei der zweite Radius einen solchen Wert des Schlupfverhältnisses
hat, der als Maximum angesehen wird, das für das zumindest eine Antriebsrad
gestattet ist, wenn der Schräglaufwinkel
von diesem Null ist.
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Dabei
kann die Hochschaltbestimmungseinrichtung das Hochschalten um eine
höhere
Anzahl an Stufen in einem verfügbaren
Bereich im Hinblick auf den Absolutwert des geschätzten Schlupfverhältnisses
bestimmen, wenn der Absolutwert des geschätzten Schräglaufwinkels größer ist.
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Wenn
die Anzahl der Stufen des Hochschaltens des Automatikgetriebes im
Hinblick auf eine übermäßige Erhöhung des
Schlupfverhältnisses
des Antriebsrades eines Fahrzeugs bei größerem Absolutwert des geschätzten Schräglaufwinkels
als eine höhere
Anzahl von Stufen innerhalb eines verfügbaren Bereiches im Hinblick
auf den Absolutwert des geschätzten
Schlupfverhältnisses
des Antriebsrades bestimmt wird, kann die Anzahl der Gänge das
Hochschalten des Automatikgetriebes im allgemeinen auf ein Minimum
kritisch begrenzt werden, so daß diese
die Optimierung der Leistungskenndaten des Fahrzeugs durch das Primärgangschalten
des Automatikgetriebes nicht beeinflußt, während ein rechtzeitiges Hochschalten
des Getriebes wirksam vorgenommen wird, um die Seitenhaftungsfähigkeit
des Antriebsrades gegenüber
der Seitenkraft, die auf dieses wirkt, zu erhöhen, wenn das Fahrzeug eine
Kurve beschreibt, um dadurch die Kurvenfahrstabilität des Fahrzeugs
zu verbessern, da, wie es weiter unten verständlich wird, die Notwendigkeit
zur Verringerung des Schlupfverhältnisses
des Antriebsrades zum Zweck der Fahrstabilisierung im allgemeinen
größer ist,
wenn der Absolutwert des Schräglaufwinkels
des Antriebsrades größer ist.
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In
den beiliegenden Zeichnungen ist/sind:
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1 eine
graphische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Gangschaltsteuerungsvorrichtung entsprechend
der vorliegenden Erfindung, die in ein Automatikgetriebe eines Fahrzeuges
(nicht gezeigt) eingebaut gezeigt ist und mit Daten unterschiedlicher
Parameter versorgt wird, die in einem modernen Fahrzeug, das mit
einem Fahrstabilitätssteuerungssystem
ausgerüstet
ist, zur Verfügung
stehen,
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2 ein
Fließbild,
das ein Ausführungsbeispiel
des Betriebes der Gangschaltsteuerungsvorrichtung entsprechend der
vorliegenden Erfindung zeigt,
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3 eine
graphische Darstellung, die ein allgemeines Beispiel eines Gangschaltplanes
des Automatikgetriebes eines Fahrzeugs zeigt, und
die 4A und 4B graphische
Darstellungen, die Beispiele zum Bestimmen des Hochschaltens des
Automatikgetriebes an einem Koordinatensystem aus Schräglaufwinkel
und Schlupfverhältnis
des Antriebsrades zeigen.
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Im
folgenden wird die vorliegende Erfindung in bezug auf ein Ausführungsbeispiel
im Hinblick auf die beiliegenden Zeichnungen detaillierter beschrieben.
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In
1 ist
ein Automatikgetriebe, das im wesentlichen mit
10 bezeichnet
ist, an einen Motor
12 eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel
eines Kraftfahrzeugs, das in der Fig. nicht gezeigt ist, angebaut,
wobei das Fahrzeug ein Paar von Antriebsrädern, ein Paar von getriebenen
Rädern
und einen Fahrzeugaufbau, der durch diese auf gehangen ist, hat,
wie es im Stand der Technik bekannt ist. Das Automatikgetriebe
10 weist
einen Drehmomentwandler
14 vom herkömmlichen Typ, einen Umschaltgetriebemechanismus
16 mit
einer Abtriebswelle
16a, die über ein Differentialgetriebe
mit herkömmlichem
Aufbau, das nicht in der Fig. gezeigt ist, mit dem Paar von Antriebsrädern verbunden
ist, und eine Hydraulikkreiseinrichtung
18 zum Umschalten
des Getriebemechanismus
16 auf. Die Hydraulikkreiseinrichtung
18 weist
eine Vielzahl von Magnetventilen auf, die dazu geeignet sind, durch
elektrische Signale gesteuert zu werden. Ein solcher Gesamtaufbau
des Automatikgetriebes
10 ist im Stand der Technik in unterschiedlichen
Arten bekannt, wie es zum Beispiel im US-Patent
US 50 29 493 gezeigt ist, das dem
Anmelder der vorliegenden Anmeldung zugewiesen ist.
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Die
Gangschaltsteuerungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung
wird mit 20 angegeben und weist einen Mikrocomputer 22 und
eine Treiberschaltung 24 auf. Der Mikrocomputer 22 kann
einen herkömmlichen
Aufbau haben, der eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen Festspeicher,
einen Direktzugriffsspeicher, eine Eingabe/Ausgabeeinrichtung und
einen gemeinsamen Bus, der diese Elemente miteinander verbindet,
hat. Die Treiberschaltung 24 ist dazu geeignet, elektrische
Ströme
zum Betätigen
der Magnetventile der Hydraulikkreiseinrichtung 18 auf
der Grundlage von elektronischen Steuersignalen zu erzeugen, die durch
den Mikrocomputer 22 erzeugt werden.
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Der
Mikrocomputer 22 wird mit Signalen gespeist, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit
V von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 26, eine Querbeschleunigung
Gy, die auf den Fahrzeugaufbau wirkt, von einem Querbeschleunigungssensor 28,
die Giergeschwindigkeit γ des
Fahrzeugaufbaus von einem Giergeschwindigkeitssensor 30,
die Fahrzeuggeschwindigkeit Vwi (i=fl, fr, rl, rr) des vorderen
linken, des vorderen rechten, des hinteren linken und des hinteren
rechten Rades von den Radgeschwindigkeitssensoren 32, die Motordrehzahl
N von einem Motorumdrehungssensor 34, die Drosselöffnung Th
von einem Drosselöffnungssensor 36 und
den Lenkwinkel θ,
von einem Lenkrad, das in der Fig. nicht gezeigt ist, von einem
Lenkwinkelsensor 38 darstellen.
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Der
Aufbau der Gangschaltsteuerungsvorrichtung 20 der vorliegenden
Erfindung wird in Form ihres Steuervorgangs beschrieben, da der
Aufbau der Vorrichtung im wesentlichen der Aufbau der Software ist,
die im Mikrocomputer 22 enthalten ist.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der Betätigung
der Gangschaltsteuerungsvorrichtung 20 in Form eines Fließbildes.
Der Betrieb entsprechend diesem Fließbild wird mit dem Schließen eines
Zündschalters
des Fahrzeugs, der in der Figur nicht gezeigt ist, gestartet und
mit einem Zyklus, wie zum Beispiel mit einigen 10 Mikrosekunden,
zyklisch wiederholt, bis der Zündschalter
geöffnet
wird.
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Wenn
der Steuervorgang begonnen wird, werden in Schritt 10 Signale,
wie zum Beispiel V, usw., eingelesen.
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In
Schritt 20 berechnet der Mikrocomputer 22 auf
der Grundlage der eingelesenen Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit
V und der Drosselöffnung
Th unter Bezugnahme auf einen Plan für das gleichmäßige Gangschalten,
wie diese zum Beispiel im Verzeichnis in 3 gezeigt
ist, eine Sollschaltstufe Rt, die für jeden momentanen augenblicklichen
Unterschied von V über
Th einzustellen ist. Der Gangschaltplan, der in 3 gezeigt
ist, ist ein Beispiel für
die aus dem Stand der Technik bekannten Pläne. Wie es im Stand der Technik bekannt
ist, muß,
wenn sich die Sollschaltstufe Rt, das heißt der Sollpunkt von V über Th,
an der rechten Seite des momentanen Punktes von V über Th eine
der Hochschaltlinien 1→2,
2→3 und
3→4 kreuzend
befindet, das Getriebe entsprechend dem herkömmlichen gleichmäßigen Gangschalten
die entsprechende Hochschaltlinie kreuzend hochgeschaltet werden,
während,
wenn sich die Sollschaltstufe Rt an der linken Seite der momentanen
Schaltstufe eine der Herunterschaltlinien 1←2, 2←3 und 3←4 kreuzend befindet, das Getriebe
entsprechend dem herkömmlichen
gleichmäßigen Gangschalten
die entsprechende Herunterschaltlinie kreuzend heruntergeschaltet
werden muß.
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In
Schritt 30 berechnet der Mikrocomputer 22 einen
Schräglaufwinkel αr des Antriebsrades
bezüglich zumindest
einem Rad des Paares von Hinterrädern,
wenn das Fahrzeug Hinterradantrieb hat, oder einen Schräglaufwinkel αf des Antriebsrades
bezüglich
zumindest einem Rad des Paares von Vorderrädern, wenn das Fahrzeug Vorderradantrieb
hat, wie folgt:
Als erstes wird die Differenz zwischen der
Querbeschleunigung Gy des Fahrzeugaufbaus, die durch den Querbeschleunigungssensor 28 erfaßt wird,
und einem Produkt aus Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 26 erfaßt wird,
und Giergeschwindigkeit γ des
Fahrzeugaufbaus, die durch den Giergeschwindigkeitssensor 30 erfaßt wird,
berechnet, wie z.B. Gy – V × γ; dann wird
die Differenz über der
Zeit integriert, um eine Seitengleitgeschwindigkeit Vy des Fahrzeugs
zu erhalten; dann wird die Seitengleitgeschwindigkeit Vy durch die
Längsgeschwindigkeit
Vx des Fahrzeugs dividiert (diese kann durch die Fahrzeuggeschwindigkeit
V, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 26 erfaßt wird,
ersetzt werden), um den Schlupfwinkel bzw. Schwimmwinkel β des Fahrzeugaufbaus
zu erzeugen (genauer gesagt den Schwimmwinkel des Fahrzeugaufbaus
an seinem Massemittelpunkt).
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Dann
wird im Fall eines Fahrzeugs mit Hinterradantrieb, wobei der Längsabstand
zwischen einer Hinterachse und dem Massemittelpunkt des Fahrzeugaufbaus
als Lr bezeichnet wird, der Schräglaufwinkel
der Hinterräder
wie folgt berechnet: αr = –β + Lr × γ/V
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Da
in einem gewöhnlichen
Fahrzeug mit Hinterradantrieb das Paar von hinteren Antriebsrädern nicht gelenkt
wird, kann αr,
das gemäß Vorbeschreibung
berechnet wurde, für
beide Räder
des Paares von Hinterrädern
angewendet werden, wobei eines an der Innenseite der Kurve und das
andere an der Außenseite
der Kurve vorgesehen ist, und wobei zwischen den Rädern an
den entgegengesetzten Seiten keine spezielle Kompensation bezüglich der
Differenz beim Krümmungsradius
vorgenommen wird.
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Im
Falle eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb, wobei der Längsabstand
zwischen einer Vorderachse und dem Massemittelpunkt des Fahrzeugaufbaus
als Lf bezeichnet wird und der Lenkwinkel des Vorderrades bezüglich zumindest
einem Rad des Paares von vorderen Antriebsrädern mit δ bezeichnet wird, wird der Schräglaufwinkel αf des einen
vorderen Antriebsrades wie folgt berechnet: αf = δ – β – Lf × γ/V
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Beim
gewöhnlichen
Fahrzeug mit Vorderradantrieb sind die Vorderräder ebenfalls die lenkenden
Räder des
Fahrzeugs. Der Lenkwinkel des Vorderrades, das an der Innenseite
der Kurve vorgesehen ist, ist im allgemeinen größer gestaltet, als der des
Vorderrades, das an der Außenseite
der Kurve vorgesehen ist, um die Differenz des Krümmungsradius
auszugleichen, der vom Vorderrad, das an der Innenseite vorgesehen
ist, und dem, das an der Außenseite
der Kurve vorgesehen ist, beschrieben wird. Daher ist der Winkel δ in der vorstehenden
Gleichung, der aus dem durch den Sensor 38 erfaßten Drehwinkel θ des Lenkrades
umgewandelt wird, in Abhängigkeit
davon, ob der Schräglaufwinkel αf bezüglich dem
Vorderrad, das an der Innenseite der Kurve vorgesehen ist, oder
dem Vorderrad, das an der Außenseite
der Kurve vorgesehen ist, berechnet wird, verschieden. Unter Berücksichtigung
der Tatsache, daß die
Vertikallast an den Rädern
von dem Rad, das an der Innenseite der Kurve vorgesehen ist, zu
dem Rad, daß an
der Außenseite
der Kurve vorgesehen ist, unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft verschoben
wird, und daß die
Reifenhaftung gegenüber
der Lastfläche im
allgemeinen zur Vertikallast an dem Rad proportional ist, wodurch
das Rad, das an der Innenseite der Kurve vorgesehen ist, stärker als
das Rad, das an der Außenseite
der Kurve vorgesehen ist, dazu neigt, bei der Reifenhaftung einen
Grenzwert zu erreichen, ist es, damit ein stabilerer Betrieb des
Fahrzeugs erfolgt, in diesem Zusammenhang wünschenswert, daß der Schräglaufwinkel
bzw.
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Schlupfwinkel δ gleich dem
Lenkwinkel des Vorderrades, das an der Innenseite der Kurve vorgesehen ist,
gestaltet wird, so daß die
kritische Steuerung durch die Gangschaltsteuerungsvorrichtung entsprechend der
vorliegenden Erfindung auf das Vorderrad, das an der Innenseite
der Kurve vorgesehen ist, angewendet wird. Daher ist im Zusammenhang
mit der vorliegenden Beschreibung das vorstehend genannte zumindest eine
Antriebsrad in erster Linie, jedoch nicht beschränkend, so zu verstehen, daß dieses,
insbesondere dann, wenn die Antriebsräder die Vorderräder sind,
das Antriebsrad an der Innenseite der Kurve anzeigt.
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In
Schritt 40 wird die mittlere Radgeschwindigkeit der Vorder-
und Hinterräder
wie folgt berechnet: Vwf = (Vwfl + Vwfr)/2 Vwr = (Vwrl + Vwrr)/2
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Im
Schritt 50 wird das Schlupfverhältnis des Antriebsrades wie
folgt berechnete Sr = (Vwr – Vwf)/Vwf (für das Fahrzeug
mit Hinterradantrieb) Sf = (Vwf – Vwr)/Vwr (für das Fahrzeug
mit Vorderradantrieb)
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In
Schritt
60 wird beurteilt, ob die Vektoraddition des Schräglaufwinkels
und des Schlupfverhältnisses des
Antriebsrades innerhalb eines vorbestimmten Haftungsbereiches liegt,
wobei dieses wie folgt geschieht:
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Die
Beziehung zwischen αr
und Sr oder αf
und Sf und am und Sm sind in den 4A und 4B dargestellt.
In diesen Figuren definiert ein Bereich, der durch einen Kreis,
der in diesen gezeigt ist, definiert ist, den Haftungsbereich entsprechend
der vorliegenden Erfindung und ist analog dem "Reibungskreis", der im Stand der Technik als ein Kreis
bekannt ist, der einen Bereich darstellt, bei dem eine Vektoraddition
der Seitenkraft und der Längskraft,
die an einem Rad wirken, durch die Reibung, die zwischen dem Reifen
des Rades und der Straßenoberfläche wirkt, überwunden
oder aufgenommen wird. Im Fall des herkömmlichen Reibungskreises wird,
wie der Ausdruck selbst anzeigt, angenommen, daß ein Radreifen durch einen
gleichen Wert der Kraft in alle Richtungen entlang der Straßenoberfläche bezüglich der
Reibung gehalten wird, so daß,
wenn ein Bereich in einem Koordinatensystem aus Abszisse, die die
auf das Rad wirkende Seitenkraft darstellt, und Ordinate, die die
auf das Rad wirkende Längskraft
darstellt, definiert ist, der Bereich, in dem die Kraft durch die Addition
der Seitenkraft und der Längskraft
bedingt durch die Reibung zwischen dem Radreifen und der Straßenoberfläche überwunden
wird, einen Kreis zeigt, der in alle Richtungen konstanten Radius
hat. In diesem Fall sind daher die Einheit der Abszisse und die
der Ordinate einander gleich, das heißt "Kraft". Im Gegensatz dazu ist im Fall des
Haftungsbereiches entsprechend der vorliegenden Erfindung die Einheit
von einer Achse von Abszisse und Ordinate, die ein Koordinatensystem
bilden, (in diesem Ausführungsbeispiel,
das in den 4A und 4B gezeigt
ist, ist es eigentlich die Abszisse) der Schräglaufwinkel des Antriebsrades,
während
die Einheit der anderen Achse aus Abszisse und Ordinate (eigentlich
die Ordinate im in den 4A und 4B gezeigten
Ausführungsbeispiel)
das Schlupfverhältnis
des Antriebsrades ist.
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Da
der Schräglaufwinkel αr oder αf des Antriebsrades
zur Seitenkraft, die auf das Antriebsrad wirkt, bis die Reifenhaftung
von diesem im wesentlichen einen Grenzwert erreicht, im wesentlichen
proportional ist, während
das Schlupfverhältnis
Sr oder Sf ebenfalls zur Längskraft,
die auf das Antriebsrad wirkt, bis die Reifenhaftung von diesem
im wesentlichen einen Grenzwert erreicht, im wesentlichen proportional
ist, kann, wenn der Schräglaufwinkel αr oder αf mit einem
entsprechenden ersten Faktor in eine entsprechende Seitenkraft umgewandelt
wird, während
das Schlupfverhältnis
Sr oder Sf mit einem geeigneten zweiten Faktor in eine entsprechende
Längskraft
umgewandelt wird, der Haftungsbereich der vorliegenden Erfindung
durch den herkömmlichen
Reibungskreis ersetzt werden. Der Unterschied der vorliegenden Erfindung
bezüglich
dem Stand der Technik besteht jedoch in der direkten Ermittlung
des Schräglaufwinkels
und des Schlupfverhältnisses
des Antriebsrades, so daß die
gestatteten Maximalwerte am und Sm bezüglich dem Schräglaufwinkel
und dem Schlupfverhältnis
jeweils optional bestimmt werden können, um einen optimalen Haftungsbereich
für einen noch
besseren Ausgleich zwischen Leistungskenndaten und Fahrstabilitätsverhalten
eines Fahrzeugs zu definieren. Natürlich können die Werte am und Sm entsprechend
den unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, wie zum
Beispiel Straßenoberfläche, Reifenverhalten,
Fahrzeuglast, usw. variabel gesteuert werden.
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Der
Haftungsbereich entsprechend der vorliegenden Erfindung, der durch
ein Koordinatensystem direkt definiert wird, das aus dem Schräglaufwinkel αr oder αf und dem
Schlupfverhältnis
Sr oder Sf besteht, ist auf der Grundlage der Bedingung, daß der Punkt
auf einer Achse aus Abszisse und Ordinate (im gezeigten Ausführungsbeispiel
der Abszisse), die mit am bezeichnet ist, einen Wert des Schräglaufwinkels
anzeigt, der als das für
das Antriebsrad gestattete Maximum angesehen wird, wenn das Schlupfverhältnis 0 ist,
während der
Punkt auf der anderen Achse aus Abszisse und Ordinate (im gezeigten
Ausführungsbeispiel
der Ordinate), die mit Sm angezeigt ist, einen Wert des Schlupfverhältnis ses
anzeigt, das als das für
das Antriebsrad gestattete Maximum angesehen wird, wenn der Schräglaufwinkel 0 ist,
grundlegend ein elliptischer Bereich (obwohl der Einfachheit halber
in den 4A und 4B als
Kreis wiedergegeben).
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Wenn
die Antwort in Schritt 60 Nein ist, geht die Steuerung
zu Schritt 70; es wird beurteilt, ob das Schlupfverhältnis Sr
oder Sf negativ ist. Entsprechend der allgemeinen Regel im Stand
der Technik ist das Vorzeichen des Schlupfverhältnisses als positiv bestimmt,
wenn das Rad das Fahrzeug mit einem Rutschen gegenüber der
Straßenoberfläche antreibt,
und negativ bestimmt, wenn das Rad das Fahrzeug mit einem Rutschen
gegenüber
der Straßenoberfläche bremst.
Im Zusammenhang damit sind ferner entsprechend einer allgemeinen
Regel im Stand der Technik Parameter mit Seitenausrichtung wie zum
Beispiel die Querbeschleunigung Gy, die Giergeschwindigkeit γ und der
Lenkwinkel θ positiv,
wenn das Fahrzeug eine Linksdrehung beschreibt, und negativ, wenn
das Fahrzeug eine Rechtsdrehung beschreibt. Wenn die Antwort in
Schritt 70 Ja ist, geht die Steuerung zu Schritt 80;
es wird beurteilt, ob die Sollschaltstufe Rt die vierte Schaltstufe
ist, wobei angenommen ist, daß die
vierte Schaltstufe die höchste
Schaltstufe des Umschaltgetriebemechanismus 16 ist. Dann,
wenn die Antwort Nein ist geht die Steuerung zu Schritt 90;
die Sollschaltstufe wird um eine Stufe erhöht; dann geht die Steuerung
zu Schritt 100.
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In
Schritt 100 wird die Radgeschwindigkeit, die das Antriebsrad
aufweisen würde,
wenn das Getriebe bei der augenblicklichen Drehzahl des Motors auf
die in Schritt 90 inkrementierte Sollschaltstufe Rt geschaltet würde, auf
der Grundlage des Untersetzungsverhältnisses Kt des Getriebemechanismus 16,
das der inkrementierten Sollschaltstufe Rt entspricht, dem Faktor
Kc, der das Untersetzungsverhältnis
des Differentialgetriebes darstellt, und der Motordrehzahl N wie
folgt berechnet: Vwr oder Vwf = Kt × Kc × N
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Dann
geht die Steuerung zu Schritt 50 zurück; das Schlupfverhältnis des
Antriebsrades wird auf der Grundlage der Annahme erneut berechnet,
daß das
Getriebe von der augenblicklichen Schaltstufe aus um eine Schaltstufe
geschaltet wurde. Dann wird erneut in Schritt 60 beurteilt,
ob ein solches angenommenes Schlupfverhältnis, wie das mit dem augenblicklichen
Schräglaufwinkel
kombinierte, im Haftungsbereich liegt. Wenn die Antwort noch Nein
ist, geht die Steuerung erneut zu Schritt 70; es wird beurteilt,
ob Sr oder Sf noch negativ ist (im allgemeinen keine Änderung
in dieser Hinsicht); dann wird in Schritt 80 beurteilt,
ob Rt, die im vorhergehenden Zyklus in Schritt 90 inkrementiert
wurde, noch niedriger als die höchste
Schaltstufe ist. Wenn die Antwort in 90 noch Nein ist,
geht die Steuerung erneut zu Schritt 90; die Sollschaltstufe
wird weiter um eine Stufe inkrementiert; dann geht die Steuerung
zu Schritt 100, um die Radgeschwindigkeit Vwr oder Wwf
auf der Grundlage der weiter inkrementierten Schaltstufe zu berechnen;
dann geht die Steuerung erneut zu Schritt 50 zurück.
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Wenn
die Antwort von Schritt 60 Ja ist, das heißt, wenn
Schräglaufwinkel/Schlupfverhältnis des
Antriebsrades mit oder ohne Hochschalten über die Schritte 70-80-90-100 im
Haftungsbereich liegt oder wenn die Antwort von Schritt 80 Ja
ist, das heißt,
daß kein
Raum zum Hochschalten des Getriebes vorliegt, geht die Steuerung
zu Schritt 110; die Gangschaltsteuerungsvorrichtung führt das
Gangschalten entsprechend der End-Sollschaltstufe aus, wobei die
Schaltstufe geändert
wird, wenn die Sollschaltstufe gleichzeitig geändert wurde, oder die gleiche
Schaltstufe aufrechterhalten wird, wenn keine Änderung bei der Sollschaltstufe
vorliegt.
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Im
in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel geht, wenn die
Antwort in Schritt 70 Nein ist, das heißt, wenn das An triebsrad durch
einen starken Beschleunigungsantrieb vom Motor einen positiven Schlupf
gegenüber
der Straßenoberfläche hat,
die Steuerung zu Schritt 120; es wird beurteilt, ob die
Sollschaltstufe Rt die erste (niedrigste) Stufe ist. Wenn die Antwort
Nein ist, das heißt,
wenn kein Raum zum Herunterschalten des Getriebemechanismus vorliegt,
geht die Steuerung zu Schritt 130; das Getriebe wird um
eine Stufe heruntergeschaltet, so daß das positive Schlupfverhältnis durch
die Verlangsamung der Radgeschwindigkeit kleiner wird oder ausgelöscht wird.
Dieser Teil des Fließbildes
ist mit der vorstehend genannten Aufgabe der vorliegenden Erfindung
nicht direkt verbunden.
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4A zeigt
ein Beispiel, bei dem die Steuerung einmal von Schritt 60 zu
Schritt 70 geht, dann über die
Schritte 80, 90 und 100 und dann zu Schritt 50 zurückgeht,
dann zu Schritt 60 geht, in dem sich die Antwort nun zu
Ja ändert,
und dann die Steuerung zu 110 geht, wodurch das Getriebe
nur um eine Stufe geschaltet wird, so daß das Antriebsrad, das am weißen Punkt,
der sich außerhalb
des Haftungsbereiches befindet, arbeitet, zum schwarzen Punkt geändert wird,
der sich innerhalb des Haftungsbereiches befindet. Aus 4A geht
hervor, daß,
wenn der Startpunkt relativ nahe an der Ordinate liegt, das heißt wenn
das Fahrzeug bei relativ kleinem Schräglaufwinkel fährt, das
Antriebsrad, das ein relativ großes Schlupfverhältnis zeigt,
das einen bestimmten Schwellwert übersteigt und das sich außerhalb
des Haftungsbereiches befindet, wie es im Koordinatensystem von
Schlupfverhältnis
und Schräglaufwinkel
gezeigt ist, durch das Hochschalten um eine Stufe relativ einfach
in den Haftungsbereich gebracht wird.
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Im
Gegensatz dazu ist jedoch, wenn das Antriebsrad mit einem relativ
großen
Schräglaufwinkel
betrieben wird, wie es exemplarisch in 4B gezeigt
ist, obwohl der Wert des Schlupfverhältnisses mit dem des Beispiels
von 4A vergleichbar ist, das Hochschalten um drei
Stufen notwendig, damit das Antriebsrad in den Haftungsbereich gebracht
wird. Wenn der schwarze Punkt nach dem Hochschalten um drei Stufen
noch außerhalb
des Haftungsbereiches liegt, ist dieses unvermeidbar. Die Steuerung
dient dazu, den weißen
Punkt so nahe wie möglich
in den Haftungsbereich zu bringen. In dem Fall, wie dieser durch
den Steuerungsprozeß des
Fließbildes
von 2 dargestellt ist, durchläuft die Steuerung dreimal den
Weg der Schritte 60-70-80-90-100,
bevor die Steuerung zu Schritt 110 geht. Ferner erhöht sich
im allgemeinen, wie es den 4A und 4B entnommen
werden kann, die Anzahl der Stufe oder Stufen, die entsprechend
der vorliegenden Erfindung hochgeschaltet werden muß/müssen, in
einem verfügbaren
Bereich entsprechend einer Erhöhung
des Absolutwertes des Schräglaufwinkels
im Hinblick auf den gleichen Absolutwert des Schlupfverhältnisses
(das Schlupfverhältnis
ist hier negativ).
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Eine
Gangschaltsteuerungsvorrichtung eines Automatikgetriebes eines Fahrzeugs
weist somit auf: eine Einrichtung zum Schätzen des Schräglaufwinkels
von zumindest einem Rad eines Paares von Antriebsrädern, eine
Einrichtung zum Schätzen
des Schlupfverhältnisses
des einen Antriebsrades, eine Einrichtung zum Bestimmen eines Hochschaltens
des Automatikgetriebes, wenn der Absolutwert des geschätzten Schlupfverhältnisses
größer als
ein Schwellwert ist, und eine Einrichtung zum Ausführen des
Hochschalten des Automatikgetriebes entsprechend dem Hochschalten,
das durch die Hochschaltbestimmungseinrichtung bestimmt wurde, wobei
die Hochschaltbestimmungseinrichtung das Hochschalten um eine höhere Anzahl
an Stufen in einem verfügbaren
Bereich im Hinblick auf den Absolutwert des geschätzten Schlupfver hältnisses bestimmt,
wenn der Absolutwert des geschätzten
Schräglaufwinkels
größer ist.
