DE3018032C2 - Steuervorrichtung fuer ein selbsttaetig schaltendes getriebe - Google Patents
Steuervorrichtung fuer ein selbsttaetig schaltendes getriebeInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Steuervorrichtugn nach der Gattung
des Hauptanspruchs.
In der nicht vorveröffentlichten DE-OS 28 52 195 wird eine Schaltung
angegeben, die in Abhängigkeit vom tatsächlichen Fahrwiderstand, der
den Beladungszustand und die Straßenneigung berücksichtigt, den
Schaltpunkt eines automatisch schaltenden Getriebes stetig ver
schiebt. Dabei wird der für eine vorgegebene Beladung, z. B. die
Minimalbeladung, und eine ebene Straße sich ergebende theoretische
Wert der Beschleunigung oder ein mit diesem verknüpften Wert ermit
telt, mit der tatsächlich gemessenen Beschleunigung verglichen und
aus der Abweichung der beiden Größen ein Korrektursignal zur Ände
rung des Schaltpunktes erzeugt.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, einen Weg aufzuzeigen, wie bei
der zuvor beschriebenen Steuervorrichtung die Soll-Beschleunigung
auf einfache Art und Weise zu ermitteln ist.
Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung mit den kenn
zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat darüber
hinaus den weiteren Vorteil, daß der Wert der Soll-Be
schleunigung auf besonders einfachem Wege ermittelt
wird. Dadurch wird der schaltungstechnische Aufwand
erheblich verringert. Weiterhin sind die für die Be
stimmung der Soll-Beschleunigung ausgewerteten Para
meter derart ausgewählt, daß Serienstreuungen bei der
Herstellung von Motor und hydrodynamischem Wandler
sowie Reibungsverluste nicht berücksichtigt werden
müssen. Hierdurch wird der Vergleich von Soll- und
Ist-Wert der Beschleunigung genauer ausgeführt.
Der zur Ermittlung der Soll-Beschleunigung herange
zogene Parameter Fahrgeschwindigkeit wird bei üblichen
Steuervorrichtungen für selbsttätig schaltende Getriebe
ohnehin ausgewertet, so daß kein separater Geber erforder
lich ist. Besonders vorteilhaft ist weiter die Heran
ziehung des Parameters Abtriebsmoment, da dieser Para
meter gleichzeitig zur Druckanpassung der Reibelemente
des Getriebes verwendet werden kann.
Schließlich wird durch Verschieben der Schaltpunkte bzw.
Beeinflussung des Schaltbefehls sichergestellt, daß nur
dann umgeschaltet wird, wenn das Abtriebsmoment im neuen
Gang größer ist als der Fahrwiderstand.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in
der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 ein dreidimensionales Schaltkennlinien
feld nach der Erfindung;
Fig. 2 das Schaltbild einer
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.
Bei herkömmlichen automatisch geschalteten Kraftfahr
zeugen sind Schaltkennlinien vorgesehen, die für den
Normalfahrbetrieb, d. h. für die Fahrt in der Ebene mit
normal beladenem Fahrzeug optimiert sind. Bei Fahrt in
großer Höhe nimmt jedoch die Motorleistung ab, gleich
zeitig kann sich noch eine Verschiebung der Schaltkenn
linien ergeben, wenn diese von einem Lastsignal, wie
z. B. dem Ansaugunterdruck oder der Ansaugluftmenge
abhängig sind. Diese Effekte führen dann insgesamt
dazu, daß die in der Getriebesteuervorrichtung fest
eingestellten Schaltkennlinien in bestimmten Betriebs
zuständen falsch bezüglich optimaler Motorleistung bzw.
minimalen Verbrauchs liegen. Dasselbe gilt, wenn sich
die Fahrzeugmasse bzw. der Luftwiderstand des Fahr
zeuges wesentlich erhöhen, etwa durch Fahren mit An
hänger oder Dachgepäckträger. Weiterhin ist bei Berg
fahrten oft ein späteres Hochschalten erwünscht, um die
Motorleistung besser ausnutzen zu können.
Erfindungsgemäß wird daher in Abhängigkeit vom jeweiligen
Betriebszustand des Kraftfahrzeuges eine Veränderung
der Schaltkennlinien vorgenommen. Dies geschieht in der
Weise, daß der Ist-Wert der Beschelunigung (b ist )
gemessen und mit einem Soll-Wert der Beschleunigung (b soll )
verglichen wird.
Eine derartige Steuervorrichtung ist in der älteren
Patentanmeldung DE-OS 28 52 195 beschrieben, deren Offen
barung durch diese Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt
dieser Anmeldung gemacht wird.
In weiterer Ausgestaltung der Steuervorrichtung gemäß
Patentanmeldung P 28 52 195.1 wird erfindungsgemäß der
Soll-Wert der Beschleunigung unter Heranziehung der
Parameter: Abtriebsmoment M ab und Fahrgeschwindigkeit v
bestimmt. Hierzu wird zunächst der Fahrwiderstand W bei
Nennbelastung in der Ebene durch eine Kennlinienstufe
bestimmt und der Soll-Wert der Beschleunigung b soll
nach der Beziehung:
m F b soll = M ab ü η-W
ermittelt, wobei m F die Fahrzeugmasse, ü ein Faktor aus
dem Übersetzungsverhältnis des Differentials und dem Roll
radius und η der Wirkungsgrad des Antriebsstranges ist.
Es versteht sich, daß statt des Abriebmomentes M ab auch das
Getriebeeingangsmoment M ein ausgewertet werden kann. Dann
ist ü ein Faktor aus momentaner Getriebeübersetzung, Achs
übersetzung und Rollradius.
Die Veränderung der Schaltkennlinien S nach der Er
findung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Dabei
ist in ein zweidimensionales Koordinatensystem (Ab
triebsmoment M ab /Fahrgeschwindigkeit v) eine übliche
Schaltkennlinie S für das Umschalten vom zweiten in den
dritten Gang eingezeichnet. Diese Schaltkennlinie S
entspricht einer fest eingestellten Schaltkennlinie in
einer üblichen Getriebesteuervorrichtung. Sie bedeutet,
daß bei Arbeitspunkten oberhalb der Schaltkennlinie S
der zweite und bei Arbeitspunkten unterhalb der Kenn
linie S der dritte Gang eingelegt ist. Bei niedrigen
Werten des Abtriebsmomentes M ab wird demzufolge bei
einer Fahrgeschwindigkeit v₂₃ hochgeschaltet.
Wird nun die Differenz von b soll und b ist , die mit
Δ b bezeichnet sei, zur Veränderung der Schaltkenn
linie S herangezogen, führt in bevorzugter Ausgestal
tung der Erfindung ein Wert von Δ b, der kleiner als
ein Schwellwert b schwell ist, noch nicht zu einer
Veränderung der Schaltkennlinie S. Erst wenn Δ b
größer als der Schwellwert b schwell wird, wird die
Schaltkennlinie S verändert. In Fig. 1 ist dies dadurch
berücksichtigt, daß als dritte Koordinate Δ b aufge
tragen ist. Bleibt die Differenz Δ b in einem Bereich
zwischen zwei Schwellwerten b schwell 1 und b schwell 2,
die für positive und negative Abweichungen unterschiedlich
festgelegt werden können, ändert sich die Schaltkennlinie
S nicht. Erst wenn ein Wert Δ₁b auftritt,
der größer als der Schwellwert ist, wird die Schaltkennlinie
S in eine Schaltkennlinie S′ modifiziert, wie
dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die modifizierte Schaltkennlinie
S′ hat dabei im dargestellten Beispiel zur
Folge, daß die Umschaltgeschwindigkeit für kleine Abtriebsmomente
M ab von dem Wert v₂₃ auf einen Wert v₂₃′ verändert
wird.
Das Ausmaß der Veränderung der Schaltkennlinie S ist erfindungsgemäß
dadurch bestimmt, daß das im neuen Gang zur Verfügung
stehende Abtriebsmoment größer sein muß als der
momentane Fahrwiderstand, um den Beschleunigungsvorgang
(z. B. bei Lasthochschaltungen) aufrecht zu erhalten. Dabei
wird in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung dem Fahrwiderstand
W ist ein Schwellwert Δ W hinzuaddiert, um sicherzustellen,
daß der neue Gang eingelegt bleibt, d. h. um
ein Pendeln des Getriebes zu vermeiden. Dieser Schwellwert
Δ W wird dabei entweder fest eingestellt oder in
Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeuges (Motordrehzahl,
Ist-Beschleunigung) vorgegeben.
Zur Ermittlung des im neuen Gang zur Verfügung stehenden
Motormomentes wird zunächst die Motordrehzahl bzw. Fahrgeschwindigkeit
mit dem Getriebesprung i in den neuen Gang
umgerechnet, das zugehörige Motormoment aus einem beispielsweise
in einem ROM abgelegten Motorkennfeld ermittelt und
daraus das Abtriebsmoment durch Multiplikation mit dem
Getriebesprung i bestimmt. Erweist sich durch Vergleich,
daß das so ermittelte Abtriebsmoment kleiner ist als der
jeweilige Fahrwiderstand W ist bzw. W ist + Δ W, wird die
Schaltkennlinie S so lange verschoben - und der Schaltvorgang
damit zunächst unterdrückt - bis die Betriebsbedingungen
ein Umschalten derart erlauben, daß das neue
Abtriebsmoment sicher größer als der Fahrwiderstand ist.
Diese Wirkung kann in einer einfacheren Ausführungsform
der Erfindung auch dadurch erzielt werden, daß der Schaltvorgang
ohne weitere Beeinflussung der Schaltkennlinie
unterdrückt wird. In beiden Fällen tritt jedoch eine
Sicherheitsfunktion derart in Aktion, daß z. B. die Motordrehzahl
im Hinblick auf ein Überdrehen des Motors überwacht
wird.
In Fig. 2 ist das Schaltbild einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung dargestellt.
Eingangsseitig werden die benötigten Betriebsparameter:
Getriebedrehzahl n G durch einen Getriebedrehzahl-
Geber 10 und Abtriebsmoment M ab von einem Abtriebsmoment-Geber
11 geliefert. Wie erwähnt, ist es natürlich
auch möglich, das Abtriebsmoment M ab aus der Motordrehzahl
oder der Getriebedrehzahl bzw. der Fahrgeschwindigkeit über
ein Motorkennfeld zu ermitteln. Der Geber 10 ist dabei an
eine Fahrwiderstandskennlinienstufe 12 angeschlossen,
an deren Ausgang ein dem Fahrwiderstand W in der Ebene
bei Nennbelastung proportionales Signal abnehmbar ist.
Diese wird auf einen negativen Eingang einer Summierstufe
13 geführt. Ein positiver Eingang der Summierstufe
13 ist mit dem Ausgang einer Multiplizierstufe 14
verbunden, die eingangsseitig an den Abtriebsmoment-
Geber 11 angeschlossen ist und deren Multiplikatoreingang
ein Wert eingegeben wird, der dem Produkt ü · η entspricht,
wobei ü ein Faktor aus dem Übersetzungsverhältnis des
Differentials und dem Rollradius und η der Wirkungsgrad
des Antriebsstranges ist. Das Ausgangssignal der Multiplizierstufe
14 entspricht dann der Antriebskraft F. Das Ausgangssignal
der Summierstufe 13 wird auf einen Eingang
einer Dividierstufe 15 geführt, deren Divisoreingang mit
einem konstanten, der Fahrzeugmasse m F entsprechenden
Signal beschaltet ist. Der Ausgang der Dividierstufe 15
ist mit einem positiven Eingang einer Summierstufe 16
verbunden, deren weiterer, negativer Eingang an den Ausgang
einer Differenzierstufe 17 angeschlossen ist, die
eingangsseitig mit dem Getriebedrehzahl-Geber 10 in Verbindung
steht.
Das Ausgangssignal der Dividierstufe 15 entspricht dem
Soll-Wert der Beschleunigung b soll und wird insgesamt
nach der Beziehung:
b soll = (Mü h-W)/m F
gebildet. Das Ausgangssignal der Differenzierstufe 17
entspricht andererseits dem Ist-Wert der Beschleunigung b ist .
Am Ausgang der Summierstufe 16 liegt mithin ein der
Differenz Δ b entsprechendes Signal an. Dieses wird
über einen Betragsbildner 18 auf einen positiven Eingang
einer Summierstufe 19 geführt, deren weiterer,
negativer Eingang mit einem Festwert beschaltet ist,
der einem Schwellwert b schwell entspricht. Das Ausgangssignal
der Summierstufe 19 wirkt auf eine Steuervorrichtung
für das automatische Getriebe ein, die aus
einem Schaltkennlinienrechner 20, einer nachgeschalteten
Getriebesteuereineit 21 und daran angeschlossenen
Einheiten für die Gangwahlsteuerung 22 und die Drucksteuerung
23 besteht. Die Getriebesteuereinheit 21
empfängt dabei über Eingänge 210, 211, 212, 213, 214 in
an sich bekannter Weise Betriebsparametern des Fahrzeuges
entsprechende Signale, wie beispielsweise:
Stellung des Wählhebels, Stellung des Fahrprogrammschalters,
Abtriebsdrehzahl, Drosselklappenstellung
usw.
Die Getriebesteuereinheit 21 mit der Gangwahlsteuerung
22 und der Drucksteuerung 23 sind in an sich
bekannter Weise aufgebaut. Lediglich der Schaltkennlinienrechner
20 enthält einen Speicher für mehrere
Sätze von Schaltkennlinien, die in Abhängigkeit vom
Ausgangssignal der Summierstufe 19 umschaltbar sind. In
der Summierstufe 19 wird nämlich erkannt, ob die
Differenz Δ b den vorgegebenen Schwellwert b schwell
überschritten hat. Ist dies der Fall, wird wie es in
Fig. 1 dargestellt ist, je nach Größe der Differenz Δ b
die Schaltkennlinie S verändert. Will man den Schwellwert
b schwell für positive und negative Werte von Δ b
unterschiedlich einstellen, ist es zusätzlich erforderlich,
den negativen Eingang der Summierstufe 19 in Abhängigkeit
von der Polarität des Ausgangssignales der Summierstufe
16 umzuschalten.
Weiterhin sind in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 Schaltmittel
vorgesehen, die eine Vorausberechnung des im neuen
Gang zur Verfügung stehenden Abtriebsmomentes vornehmen und
prüfen, ob das Abtriebsmoment ausreicht, den jeweiligen
Fahrwiderstand zu überwinden. Hierzu wird in einer Multiplizierstufe
24 das Produkt aus Fahrzeugmasse m F und Ist-
Beschleunigung b ist gebildet und dieses Produkt in einer
Subtrahierstufe 25 vom jeweiligen Abtriebsmoment M ab subtrahiert.
Das Ergebnis ist der tatsächliche Fahrwiderstand
W ist , dem in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung
ein - gegebenenfalls drehzahlabhängiger - Schwellwert Δ W
in einer Summierstufe 26 hinzuaddiert wird. Dem Ausgangssignal
wird in einem Komparator 28 mit dem Abtriebsmoment
M neu des neuen Ganges verglichen, das aus der Getriebedrehzahl
n G und dem Getriebesprung i über einen Motorkennlinienspeicher
27 ermittelt wurde.
Das Ausgangssignal des Komparators 28 ist dann positiv,
wenn das Abtriebsmoment M neu im neuen Gang kleiner ist
als der tatsächliche Fahrwiderstand W ist bzw. W ist + Δ W.
In diesem Fall wird der Schaltkennlinienrechner 20 dahingehend
beeinflußt, daß die Schaltkennlinien weiter verschoben
werden oder daß der Schaltvorgang schlechthin
unterdrückt wird. Weiterhin wird die Getriebeeinheit 21
in der Weise beeinflußt, daß z. B. die Motordrehzahl gegen
ein Überdrehen des Motors überwacht wird.
Claims (5)
1. Steuervorrichtung für ein selbsttätig schaltendes Getriebe eines
Kraftfahrzeugs mit Drehmomentwandler, mit einer Vergleichsvorrich
tung zum Vergleich von der Ist-Beschleunigung des Kraftfahrzeugs
entsprechenden Werten mit der Soll-Beschleunigung entsprechenden
Werten, wobei durch eine Korrekturvorrichtung in Abhängigkeit dieses
Vergleichs die Lage mindestens eines Schaltpunkts veränderbar ist,
wobei eine Vorrichtung zur Berechnung eines der Soll-Beschleunigung
proportionalen Signals in Abhängigkeit von Betriebsparametern des
Fahrzeugs vorgesehen ist und in Abhängigkeit dieser Betriebsparameter
des Fahrzeugs und dem Ausgangssignal der Vergleichsvorrichtung
ein Schaltpunkt aus einer Vielzahl möglicher Schaltpunkte ausgewählt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel für die Erfassung von
Abtriebsmoment M ab und Fahrgeschwindigkeit v sowie des Fahrwider
standes W bei Nennbelastung in der Ebene vorgesehen sind und daß der
Sollbeschleunigung b soll proportionale Signal nach der Beziehung
b soll = (M ab ü η-W)/m F bestimmt wird, wobei m F die Fahrzeugmasse, ü ein Faktor aus dem
Übersetzungsverhältnis des Differentials und dem Rollradius und η
der Wirkungsgrad des Antriebsstranges ist.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ausgangssignal Δ b der Vergleichs
vorrichtung mit einem Schwellwert b schwell ver
glichen wird und die Korrekturvorrichtung in einem
Schaltkennlinienrechner 20 nur dann eine von den
Nennwerten abweichende Schaltgerade auswählt, wenn
der Schwellwert b schwell überschritten wird.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schwellwert b schwell für positive
und negative Ausgangssignale Δ b der Vergleichsvor
richtung unterschiedlich festgelegt wird.
4. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden An
sprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin Schalt
mittel vorgesehen sind, die das Abtriebsmoment M neu im
neuen Gang sowie den tatsächlichen Fahrwiderstand
(W ist ) ermitteln und ein Umschalten des Getriebes
dann unterdrücken, wenn
M neu < W ist ist.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem dem tatsächlichen Fahrwiderstand
(W ist ) entsprechenden Signal ein Schwellwertsignal
(ΔW) hinzuaddiert wird.
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