DE4134266C2 - Vorrichtung zum Schalten von Gangstufen eines Automatikgetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schal­ ten von Gangstufen eines Automatikge­ triebes eines Fahrzeugs, z. B. eines Automobils.

Das Automatikgetriebe in einem Fahrzeug, z. B. einem Auto­ mobil, wird unter mehreren Übersetzungsstufen in Übereinstim­ mung mit Änderungen in den Betriebsbedingungen des Fahr­ zeugs automatisch geschaltet, um ein am meisten erwünschtes Übersetzungsverhältnis zu erzielen, das durch einen Unter­ setzungsgetriebemechanismus, der dem Getriebe eingegliedert ist, in jedem Moment des Betriebs des Fahrzeugs verfügbar ist. Die Betriebsbedingungen zur Bestimmung des Schaltens der Übersetzungsstufen sind grundsätzlich die Fahrgeschwin­ digkeit und die Motorausgangsleistung, welche üblicher­ weise durch die Drosselklappenöffnung ausgedrückt werden. Wie in der einschlägigen Technik bekannt ist, werden die Übersetzungsstufen von der niedrigsten Stufe, z. B. dem ersten Gang, zu einer nächst höheren Stufe, z. B. dem zweiten Gang, und so fort geschaltet, wie der relative Wert der Fahrgeschwindigkeit entsprechend der Drosselklappenöff­ nung ansteigt. Bei modernen Automatikgetrieben von Automo­ bilen, denen ein elektronisches, computergestütztes Steuersy­ stem eingegliedert ist, ist die Steuerung im Schalten der Übersetzungsstufen mehr verfeinert und technisch ausge­ reift gegenüber einem einfachen Hoch- oder Herunterschalten der Gangstufen in Übereinstimmung mit dem Verhält­ nis zwischen der Fahrgeschwindigkeit und der Drosselklappenöffnung.

Um das Schalten der Übersetzungsstufen mit einem hohen Grad an Ruckfreiheit und Gleichförmigkeit ohne eine noch so klei­ ne abrupte Drehmomentänderung im Drehkraft-Übertragungssy­ stem, das sich von einem Motor zu treibenden Fahrzeugrädern erstreckt, durch Ein- oder Ausrücken von Reibschlußglie­ dern, wie Kupplungen oder Bremsen, zur Umschaltung des Pfa­ des der Drehmomentübertragung in einem zusammengesetzten Zahnradmechanismus zu bewerkstelligen, ist die Steuerung des Ablaufschemas auf einer Zeitbasis für das Ein- und Aus­ rücken der Reibschlußglieder von Bedeutung. Eine solche Steuerung ist aus der Druckschrift DE 36 25 156 C2 bekannt. Derartige Sche­ mata, die ein Schalten von Übersetzungsstufen mit hoher Qualität bewirken, unterscheiden sich danach, ob das Fahr­ zeug in einem Zustand mit Motorantrieb (Motorbetriebszustand) oder in einem Beharrungsbetriebszustand läuft, wenn die Gang­ stufe des Getriebes geschaltet wird.

Die Fig. 1 zeigt ein Beispiel dafür, wie sich die Drehzahl des Motors oder des Eingangsdrehgliedes des Getriebes im Verlauf dessen Hochschaltens, z. B. vom zweiten zum dritten Gang, entsprechend dem Ausrücken einer ersten Reibschluß­ einrichtung, die zur Lieferung des zweiten Gangs einge­ rückt war, und dem Einrücken einer zweiten Reibschlußein­ richtung, die zur Lieferung des dritten Gangs eingerückt wird, so daß eine Änderung im Ausgangsdrehmoment des Ge­ triebes bewirkt wird, ändert. Wenn die Rechensektion des Automatikgetriebes auf das Hochschalten vom zweiten Gang zum dritten Gang im Zeitpunkt t1 entscheidet, so wird das Ausrücken der ersten Reibschlußeinrichtung sofort eingelei­ tet, so daß der der ersten Reibschlußeinrichtung zugeführte Hydraulikdruck durch ein einen Speicher enthaltendes Lei­ tungssystem abgeführt wird, um eine zeitbeeinflußte Druck­ leistungskurve, die durch A in Fig. 1 dargestellt ist, her­ vorzurufen. Bei gewissen herkömmlichen, rechnergestützten Automatikgetrieben beurteilt die Rechensektion zur selben oder in der Nähe der Zeit, da auf das Hochschalten entschie­ den wird, ob das Fahrzeug in einem Zustand mit Motorantrieb (Motorbetriebszustand) oder in einem Beharrungsbetriebzu­ stand ist. Befindet sich das Fahrzeug im Motorbetriebzu­ stand, so wird die Zufuhr des Hydraulikdrucks zur zweiten Reibschlußeinrichtung unmittelbar im Zeitpunkt t1 ausgelöst. Deshalb steigt der Hydraulikdruck in der zweiten Reib­ schlußeinrichtung durch ein einen Speicher enthaltendes Leitungssystem an, so daß eine zeitbeeinflußte Drucklei­ stungskurve, wie durch B in Fig. 1 gezeigt ist, erlangt wird. Entsprechend dem allmählichen Fortschreiten des Ein­ rückens der zweiten Reibschlußeinrichtung wird das Drehen des Motors, wie die ausgezogene Linie in Fig. 1 zeigt, in­ folge des Auftretens einer Bremswirkung auf Grund eines teilweisen Einrückens von sowohl der ersten wie der zwei­ ten Reibschlußeinrichtung allmählich verlangsamt, und im Zeitpunkt t3 wird die Motordrehzahl Ne auf eine Drehzahl Ns herabgesetzt, die dieselbe Fahrgeschwindigkeit im dritten Gang liefert, wie sie im zweiten Gang erzeugt wird. Die Zu­ fuhr des Hydraulikdrucks zur zweiten Reibschlußeinrichtung ist so geplant, um die zweite Reibschlußeinrichtung in ihren voll eingerückten Zustand im Zeitpunkt t4 nach dem Zeitpunkt t3 zu bringen.

Wenn die Rechensektion des Automatikgetriebes beurteilt, daß das Fahrzeug in einem Beharrungsbetriebszustand zur selben oder in der Nähe der Zeit läuft, da sie das Hochschal­ ten vom zweiten zum dritten Gang bestimmt, wird die Zufuhr des Hydraulikdrucks zur zweiten Reibschlußeinrichtung ver­ zögert, wie durch eine Leistungskurve C in Fig. 1 darge­ stellt ist. Wird im Beharrungsbetriebszustand die erste Reib­ schlußeinrichtung ausgerückt, so beginnt die Drehzahl des Motors sich aus sich selbst heraus zu vermindern, wie durch eine punktierte Linie in Fig. 1 gezeigt ist, und zwar auch ohne jegliche Bremswirkung auf Grund des Einrückens der zweiten Reibschlußeinrichtung. Es ist in diesem Fall folg­ lich erwünscht, daß das Einrücken der zweiten Reibschlußein­ richtung verzögert wird, um eine rasche Verlangsamung des Motors, was einen Motorbremsvorgang erzeugen würde, zu ver­ meiden.

Jedoch ist tatsächlich, wie in Fig. 2 gezeigt ist, in der Beziehung zwischen der Fahrgeschwindigkeit und der Drossel­ klappenöffnung ein allgemein unbestimmter oder unklarer Be­ reich zwischen der Zone für den Motorbetrieb und der Zone für den Beharrungsbetrieb vorhanden, welcher es der Rechen­ sektion des Automatikgetriebes schwierig macht, den Be­ triebszustand des Fahrzeugs zwischen dem Motor- und dem Beharrungsbetriebszustand unfehlbar zu unterscheiden. Wenn die Rechensektion entschieden hat, daß sich das Fahrzeug im Beharrungsbetriebszustand befindet, und die Zufuhr des Hy­ draulikdrucks zur zweiten Reibschlußeinrichtung verzögert, wie durch die Leistungskurve C dargestellt ist, so wird jedoch, wenn sich das Fahrzeug in einem schwachen Motorbe­ triebzustand befindet, die Drehzahl des Motors nicht ab­ sinken, wie nach der punktierten Linie in Fig. 1 erwar­ tet wird, sondern sie wird beispielsweise so verbleiben, wie das die mit einem Punkt strich-punktierte Linie in Fig. 1 zeigt. Wenn in diesem Fall die zweite Reibschlußein­ richtung im Zeitpunkt t5 gänzlich eingerückt wird, so wird der Motor abrupt verlangsamt und in der Abtriebswelle ein Drehmomentanstieg mit hoher Spitze erzeugt. Wenn dagegen das Fahrzeug sich in einem tatsächlichen Beharrungsbetrieb­ zustand befindet und die zweite Reibschlußeinrichtung ent­ sprechend der Leistungskurve B eingerückt wird, dann wird der Motor zu stark verlangsamt, wie durch eine mit zwei Punkten strich-punktierte Linie in Fig. 1 dargestellt ist, so daß ein Motorbremsen und ein steiler sowie tiefer Drehmo­ mentabfall im Augenblick des festen Einrückens der zweiten Reibschlußeinrichtung hervorgerufen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Schalten von Gangstufen eines Automatikgetriebes zu schaffen, die ein verbessertes störungs- und rückfreies Schalten gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 definierten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schalten von Gangstufen eines Automatikgetriebes wird dieses Schalten positiv und eindeu­ tig gemäß entweder dem Gangstufen-Schaltschema im Motorbe­ triebzustand oder dem Gangstufen-Schaltschema im Beharrungs­ betriebszustand in dem entsprechenden, klar bestimmten Fahr­ betriebszustand ausgeführt.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein zusammengesetztes Diagramm eines Beispiels über das Verhalten der Motordrehzahl, der Hydraulikdrücke in der ersten und zweiten, jeweils aus- und einzu­ rückenden Reibschlußeinrichtung und des Ausgangsdreh­ moments bei einem Hochschalten, wie z. B. vom zweiten zum dritten Gang;

Fig. 2 ein Diagramm zur Existenz eines unklaren Zustandes zwischen einem Motor- und einem Beharrungsbetrieb­ zustand;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Steuerungssy­ stems der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schalten von Gangstufen;

Fig. 4 einen Flußplan der Steuerungsschritte bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Fig. 3 zeigt den Aufbau der Hardware eines rechnergestützten Antriebssystems eines Automobils. Dieses System umfaßt einen Motor 10, dem über eine Drosselklappeneinrichtung 12 Ansaugluft zugeführt wird. Diese Drosselklappeneinrichtung enthält eine erste Drosselklappe 14, die über ein Gaspedal 16 betä­ tigt wird, und eine zweite Drosselklappe 18, die von einer automatischen Steuereinrichtung, auf die noch eingegangen werden wird, zu betätigen ist. Ferner umfaßt das Antriebs­ system ein Übersetzungsgetriebe 20 mit einem veränderbaren Untersetzungsgetriebemechanismus, Reibschlußeinrichtungen zum Umschalten des veränderbaren Untersetzungsgetriebemecha­ nismus und einem Hydraulikkreis zur Betätigung der Reib­ schlußeinrichtungen, eine elektronische Getriebesteuerung (EGS) 22, mit einem elektronischen Computerteil, die im­ stande ist, die Arbeitsweise des Übersetzungsgetriebes 20 in Übereinstimmung mit verschiedenen Steuerparametern, wie der Motordrehzahl Ne, der durch die Drehzahl No des Antriebs­ drehglieds des Automatikgetriebes 20 wiedergegebenen Fahrge­ schwindigkeit, der Drosselklappenöffnung Th der ersten, durch den Fahrer über das Gaspedal 16 betätigten Drossel­ klappe 14 und anderen Eingangsdaten, zu steuern, eine Trak­ tionssteuerung (TS) 24, die als eine Steuereinrichtung, um ein Rutschen des Fahrzeugs zu verhindern, indem die Ausgangs­ leistung des Motors durch Betätigen der zweiten Drossel­ klappe 18 geregelt wird, funktioniert, und eine elektroni­ sche Einspritzsteuerung (EES) 26. Obwohl das in Fig. 3 nicht gezeigt ist, werden der Traktionssteuerung 24 und der elek­ tronischen Kraftstoff-Einspritzsteuerung 26 jeweilige Ein­ gabedaten zugeführt, um die entsprechenden ursprünglichen Steuervorgänge, die in der einschlägigen Technik bekannt sind und mit den Vorgängen gemäß der Erfindung nicht unmit­ telbar in Zusammenhang stehen, auszuführen.

Bei der vorliegenden Erfindung können diese üblichen Hard­ ware-Einrichtungen verwendet werden, um die Ausgangslei­ stung des Motors zu modifizieren, so daß der Fahrzustand des Fahrzeugs von dem unklaren oder unbestimmten Zustand zwischen dem Motor- und dem Beharrungsbetriebszustand ent­ weder nach dem definitiven Motorbetriebszustand oder dem definitiven Beharrungsbetriebszustand hin verschoben wird.

Der Steuervorgang zur Durchführung der Schaltung von Übersetzungsstufen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 erläutert. Nach dem Starten des Steuervorgangs werden im Schritt 1 Daten, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendig sind, eingelesen. Diese Daten umfassen solche, die zur Bestimmung des Gangstufenschaltens und zur Beurteilung des Fahrzeugbetriebszustandes mit Bezug auf den Motor- oder den Behar­ rungsbetriebszustand benötigt werden. Diese Daten sind in der Tat in denjenigen enthalten, die üblicherweise durch die elektronische Getriebesteuerung 22 behandelt werden.

Im Schritt 2 wird die Berechnung für die Gangstufensteuerung durch die elektronische Getriebesteuerung 22 ausgeführt.

Im Schritt 3 wird entschieden, ob ein Gangstufenschalten ausgeführt werden soll oder nicht. Lautet die Antwort NEIN, so geht der Steuerungsablauf vor den Schritt 1 zurück. Bei der Antwort JA, geht der Steuerungsablauf zum Schritt 4 über.

Im Schritt 4 wird auf der Grundlage von bestimmten sachdienlichen Rechenvorgängen, die als Software der elektronischen Getriebesteuerung 22 eingegliedert sind, entschieden, ob das Fahrzeug in einem unklaren Zustand zwischen dem Motor- und dem Beharrungsbetriebszustand läuft, d. h. in der zwischen­ liegenden, in Fig. 2 gezeigten Zone. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 handelt es sich beim unklaren Zustand um einen Bereich in der Beziehung zwischen der Fahrgeschwindigkeit und der Drosselklappenöffnung zwischen der Zone für den Motorbetrieb und der Zone für den Beharrungsbetrieb.

Lautet die Antwort im Schritt 4 JA, so erfolgt im Steuerungsablauf ein Übergang zum Schritt 5, während bei NEIN zum Schritt 6 übergegangen wird.

Im Schritt 6 wird entschieden, ob sich das Fahrzeug im Mo­ torbetriebszustand befindet oder nicht. Lautet die Antwort JA, so erfolgt ein Übergang zum Schritt 7 und wird ein entsprechendes Gangstufenschalten gemäß einem zugeordneten Gangstufen-Schaltschema in einem Motorbetriebszustand ausge­ führt. Lautet im Schritt 6 die Entscheidung NEIN, so geht der Steuerungsablauf zum Schritt 8 über, in welchem ein entsprechendes Gangstufenschalten in Übereinstimmung mit einem zugeordneten Gangstufen-Schaltschema in einem Behar­ rungsbetriebszustand ausgeführt wird.

Wenn im Schritt 4 die Entscheidung JA lautet, so geht die Steuerung zum Schritt 5 über, in welchem die Ausgangslei­ stung des Motors auf einen Anstieg oder Abfall modifiziert wird, so daß der Betriebszustand des Fahrzeugs in eindeuti­ gerer Weise zum Motor- oder Beharrungsbetriebszustand hin verschoben wird. Wurde die Motorausgangsleistung zum An­ stieg hin modifiziert, so geht der Steuerungsvorgang zum Schritt 7 über, in welchem das Gangstufenschalten gemäß dem Schaltschema im Motorbetriebszustand ausgeführt wird, während bei einer Modifikation der Ausgangsleistung des Mo­ tors zum Abfallen hin der Steuerungsvorgang zum Schritt 8 übergeht, in welchem das Gangstufenschalten entsprechend dem Gangstufen-Schaltschema im Beharrungsbetriebszustand ausgeführt wird.

Die Modifikation der Ausgangsleistung des Motors zu einem Anstieg oder Abfall im Schritt 5 wird durch Vergrößern oder Verkleinern des Öffnungsgrades der zweiten Drosselklappe 18 mittels der Traktionssteuerung 24 oder durch Vergrößern bzw. Vermindern der eingespritzten Kraftstoffmenge durch die elektronische Einspritzsteuerung 26 oder durch beide Maßnahmen bewirkt. Wenn die Ausgangsleistung des Motors zu einem Anstieg oder Abfall hin modifiziert wird, dann wird der Betriebszustand des Fahrzeugs eindeutig aus dem unbe­ stimmten Zustand in den Motor- oder den Beharrungsbetrieb­ zustand verschoben. Wenn die zweite Reibschlußeinrichtung entsprechend der Leistungskurve B oder C eingerückt ist, je nachdem ob der Betriebszustand des Fahrzeugs im Motor- oder im Beharrungsbetriebszustand ist, so wird erfindungsge­ mäß, wie im Beispiel von Fig. 1 gezeigt ist, die Drehzahl des Motors im wesentlichen vermindert, wie durch die aus­ gezogene oder die punktierte Linie dargestellt ist, so daß das Hochschalten vom zweiten zum dritten Gang derart störungs- und ruckfrei ausgeführt wird, wie das erstrebt und erwartet wird.

Durch die Erfindung wird bei dem entsprechend dem Fahren eines Fahrzeugs in einem Motor- oder Beharrungsbetriebszustand ausgeführten Schalten von Gangstufen mittels eines Gangstu­ fen-Schaltschemas für einen Motorbetriebszustand oder eines solchen Schaltschemas für einen Beharrungsbetriebszustand, wenn das Fahrzeug in einem unbestimmten Zustand oder Be­ reich zwischen dem Motor- und dem Beharrungsbetriebszustand betrieben wird, die Motorausgangsleistung zu einer Erhöhung oder Erniedrigung hin modifiziert, so daß der Fahrzustand des Fahrzeugs definitiv in entweder den Motorbetriebszustand oder den Beharrungsbetriebszustand verschoben wird.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Schalten von Gangstufen eines Automatikgetriebes in einem von einem Motor angetriebenen Fahrzeug mit:

• - einer Einrichtung zum Ermitteln von auf die Gangstufenschaltungen des Getriebes bezogenen Betriebsparametern,
• - einer Einrichtung zum Bestimmen einer Gangstufenschaltung auf der Grundlage des ermittelten Betriebsparameter,
• - einer Einrichtung zur Erfassung, ob das Fahrzeug in einem im voraus ermittelten unklaren Zustand zwischen einem Motorbetriebszustand und einem Beharrungsbetriebszustand läuft,
• - einer Einrichtung zum Modifizieren der Ausgangsleistung des Motors zu einer Erhöhung oder Erniedrigung, wenn das Fahrzeug in dem erwähnten unklaren Zustand läuft, um diesen unklaren Zustand zu verlassen, und
• - einer Einrichtung zum Schalten des Getriebes in Übereinstimmung mit einem Gangstufen- Schaltschema für Motorbetriebszustand oder einem Schaltschema für einen Beharrungsbetriebszustand entsprechend der Modifikation des Motors zur Erhöhung bzw. zur Erniedrigung hin.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug eine Traktionssteuerung enthält und das Modifizieren der Ausgangsleistung des Motors durch die Traktionssteuerung ausgeführt wird derart, daß die Drosselklappenöffnung des Motors verändert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug eine elektronische Kraftstoff- Einspritzsteuerung umfaßt und das Modifizieren der Ausgangsleistung des Motors durch die elektronische Kraftstoff-Einspritzsteuerung ausgeführt wird derart, daß die Kraftstoff-Einspritzmenge verändert wird.