DE4446077A1 - Verfahren zur Steuerung eines automatischen Getriebes zur Kriechverminderung bei Kraftfahrzeugen - Google Patents

Verfahren zur Steuerung eines automatischen Getriebes zur Kriechverminderung bei Kraftfahrzeugen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steue­ rung eines automatischen Getriebes zur Kriechverminde­ rung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 4.
Das Verfahren bezieht sich insbesondere auf automati­ sche Getriebe, die über einen Drehmomentwandler mit der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges verbunden sind. Der Drehmomentwandler weist eine motorseitige Pumpe und eine getriebeseitige Turbine auf. Die Pumpe ist mit der Brennkraftmaschine derart gekoppelt, daß ihre Drehzahl der Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht. Bei Stillstand des Kraftfahrzeuges treibt somit die Pumpe mit einer der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine entsprechenden Drehzahl die getriebeseitige Turbine derart an, daß ohne Betätigung des Bremssystems ein sog. Kriechen des Kraftfahrzeuges auftreten würde.
Beispielsweise ist aus der DE 41 18 474 A1 ein Verfah­ ren bekannt, bei dem eine Kriechverminderung bzw. Kriechverhinderung eingeschaltet wird, wenn aufgrund mindestens eines Fahrzeugparameters, z. B. bei Betäti­ gung des Fahrzeug-Bremssystems während eines Leerlauf­ zustands der Brennkraftmaschine bei einem im wesentli­ chen angehaltenen Fahrzeug, der Wunsch des Fahrers zum Stillstand des Kraftfahrzeuges erkannt wird. Üblicherweise wird die Betätigung des Fahrzeug-Bremssystems über einen Schalter, vorzugsweise den Bremslicht­ schalter, erkannt. Hierbei besteht jedoch keine Sicher­ heit darüber, daß bei aktivierter Kriechverminderung tatsächlich auch ein Bremsdruck ausgeübt wird und das Kraftfahrzeug bei Stillstand auf einer Steigung nicht zurückrollt.
Die Kriechverminderung bzw. Kriechverhinderung wird beispielsweise durch Hochschaltvorgänge ausgehend von einem momentan vorgewählten Gang oder durch Reduzierung des Druckes in der für den momentan vorgewählten Gang zuständigen Kupplung realisiert.
Bei dem aus der DE 41 18 474 A1 bekannten Verfahren wird die Kriechverhinderung nach einem erstmaligen Ein­ schalten unabhängig von der Betätigung des Fahrzeug- Bremssystems gesteuert, um einem unkomfortablen häufi­ gen Ein- und Ausschalten der Kriechverhinderung entge­ genzuwirken. Wird bei diesem Verfahren mit aktivierter Kriechverhinderung ohne Betätigung des Bremssystems beispielsweise das Gaspedal bzw. die Drosselklappe be­ tätigt, erfolgt unmittelbar ein Anfahrvorgang, der zwangsweise zu einem unkomfortablen Anfahrstoß führt und bei ungewollter Gaspedalbetätigung einen sicher­ heitskritischen Fahrzustand darstellt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren eingangs genannter Art derart zu verbessern, daß ohne Sicher­ heits- und Komforteinbuße eine reaktionsschnelle Steue­ rung der Kriechverminderung geschaffen wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 4 gelöst.
Nach Patentanspruch 1 wird erfindungsgemäß bei der Betätigung des Fahrzeug-Bremssystems ein dem Bremsdruck proportionaler Wert erfaßt und die Kriechverminderung in Abhängigkeit von diesem erfaßten Wert gesteuert. Im Unterschied zu den bekannten Verfahren wird zur Steuerung der Kriechverminderung nicht nur festge­ stellt, ob sondern auch wie stark das Fahrzeug-Bremssy­ stem betätigt wird. Somit kann ein pendelndes Ein- und Ausschalten der Kriechverminderung verhindert werden, wenn das Fahrzeug-Bremssystem nur mit geringem Druck intermittierend betätigt wird, woraus geschlossen wer­ den kann, daß gerade ein Kriechen des Kraftfahrzeuges, z. B. im Stau, gewünscht wird. Wird jedoch ein nicht unerheblicher Bremsdruck, vorzugsweise innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters, erfaßt, wird der Wunsch des Fahrers zum tatsächlichen Stillstand des Kraftfahrzeu­ ges erkannt und diesem Wunsch durch Einschalten der Kriechverminderung entgegengekommen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 2.
Demgemäß wird die Kriechverminderung eingeschaltet, wenn der dem Bremsdruck proportionale erfaßte Wert größer als eine erste vorgegebene Schwelle ist. Eine derartige Schwellwertüberwachung ist eine besonders einfache Art und Weise zur Steuerung der Kriechvermin­ derung.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 3.
Demgemäß wird die Kriechverminderung ausgeschaltet, wenn der erfaßte Wert kleiner als eine zweite vorgege­ bene Schwelle ist.
Die zweite vorgegebene Schwelle kann auch gleich der ersten vorgegebenen Schwelle sein. Durch diese Weiterbildung der Erfindung wird das Ausschalten der Kriechverminderung bereits während des Lösens der Bremse vorgenommen, so daß bis zur Betätigung des Fahr­ pedals die Kriechverminderung bereits ausgeschaltet ist und somit ein komfortables aber reaktionsschnelles An­ fahren ermöglicht wird.
Nach Patentanspruch 4 wird erfindungsgemäß alternativ oder zusätzlich zum Gegenstand des Patentanspruchs 1 während der Kriechverminderung der Druck der Kupplung für den momentan vorgewählten Gang derart gesteuert, daß die Drehzahl der Turbine des Drehmomentwandlers in etwa einen vorgegebenen Drehzahlwert einhält.
Dieser vorgegebene Drehzahlwert kann beispielsweise ab­ hängig von einem Betriebsparameter, vorzugsweise der Getriebeöltemperatur, als Absolutwert oder als Re­ lativwert vorgegeben werden. Als Relativwert kann bei­ spielsweise ein Differenzdrehzahlwert, vorzugsweise der Differenz zwischen Turbinen- und Brennkraftmaschinen­ drehzahl, bestimmt werden.
Zur Optimierung der Verbrauchsreduzierung wäre ein vollständiges öffnen der für den momentan vorgewählten Gang zuständigen Kupplung vorteilhaft, da in diesem Fall keine Momentenübertragung zum Getriebeabtrieb er­ folgt und für den Motor somit keine zusätzliche Last existiert (Kriechverhinderung). Wird jedoch die Kupp­ lung vollständig geöffnet, müßte zu Beginn des Schließ­ vorgangs beim Ausschalten der Kriechverhinderung das Kupplungslüftspiel überwunden werden, um dann erst die Kupplungslamellen zum Anliegen zu bringen. Da dieser Vorgang schnell ablaufen muß, um ein reaktionsschnelles Anfahren des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen, würde beim Anlegen der Lamellen ein komfortverschlechternder Stoß auftreten.
Daher wird erfindungsgemäß mittels einer Kupplungsdrucksteuerung die für den momentan vorge­ wählten Gang zuständige Kupplung nur so weit geöffnet, daß das Lüftspiel überwunden bleibt und die Lamellen schleifen (Kriechverminderung). Es soll nur ein minima­ les Moment übertragen werden. Einem derartigen ge­ wünschten Kupplungszustand kann eine entsprechende Kupplungsdrehzahl der antriebsseitigen Kupplungs­ elemente zugeordnet werden. Die Drehzahl der antriebs­ seitigen Kupplungselemente ist gleich der Drehzahl der Turbine oder zumindest proportional dazu. Daher wird der Kupplungsdruck in Abhängigkeit von der Tur­ binendrehzahl gesteuert bzw. geregelt.
Durch diese erfindungsgemäße Steuerung des Kupplungs­ drucks während der Kriechverminderung ist zum einen ein reaktionsschnelles komfortables Anfahren möglich und zum anderen die Kriechverminderung mittels des ohnehin vorhandenen Sensors zur Erfassung der Turbinendrehzahl in automatischen Getrieben einfach realisierbar.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Antriebsanordnung für Kraftfahrzeuge be­ stehend aus einer Brennkraftmaschine, einem Drehmomentwandler und einem automatischen Ge­ triebe und
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Steuerung des Ein- und Ausschaltens der Kriechverminderung.
In Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einem automatischen Getriebe 2 über einen Drehmomentwandler 3 verbunden. Die Pumpe P des Drehmomentwandlers 3 wird durch die Brennkraftmaschine 1 angetrieben. Bei einge­ schalteter Brennkraftmaschine wird durch die Pumpe P Ölstrom über das Leitrad L des Drehmomentwandlers 3 auf die Schaufeln der Turbine T gefördert. Die Turbine T des Drehmomentwandlers 3 ist mit dem Eingangsstrang des Getriebes 2 drehfest verbunden. Mit Block 4 werden ergänzend weitere Kupplungen und Radsätze des Getriebes 2 dargestellt.
Zum Einlegen eines momentan vorgewählten Ganges wird eine diesem Gang zugeordnete Kupplung, hier beispiels­ weise die Kupplung 5, geschlossen, um das über den Ein­ gangsstrang wirkende Drehmoment auf den Abtriebsstrang des Getriebes 2 zu übertragen. Bei Stillstand des Kraftfahrzeuges ist die Drehzahl des Abtriebsstranges nA gleich o. Läuft jedoch bei Stillstand des Kraftfahrzeu­ ges die Brennkraftmaschine mit Leerlaufdrehzahl (nM = nLL) erfolgt über die Pumpe P des Drehmomentwandlers 3 eine Drehmomentübertragung auf die Turbine T, die je­ doch bei abgebremstem Kraftfahrzeug und geschlossener Kupplung 5 nicht für den Antrieb des Kraftfahrzeuges ausgenützt werden kann. Diese Verlustleistung der Brennkraftmaschine 1 führt zu unnötigem Kraftstoffver­ brauch. Bei bekannten Verfahren wird zur Lösung dieses Problems während des Stillstands des Kraftfahrzeuges, d. h. nA = 0, die Kupplung 5 vollständig geöffnet, so daß auf den Abtriebsstrang des Getriebes 2 kein Moment übertragen wird. Diese Lösung führt zwar zur Optimie­ rung der Kraftstoffverbrauchsreduzierung, ver­ schlechtert jedoch durch die Notwendigkeit eines schnellen Schließens der Kupplung 5 nach der Kriechver­ minderung den Komfort bei einem Anfahrvorgang.
Zur Verbesserung der genannten Nachteile werden erfin­ dungsgemäß zwei Lösungen vorgeschlagen:
Zum einen wird die für den momentan vorgewählten Gang zuständige Kupplung 5 während der Kriechverminderung nur derart geöffnet, daß lediglich ein minimales Drehmoment übertragen wird, die Lamellen der Kupplung 5 jedoch noch schleifen. Der Betriebszustand der Kupplung 5 wird mittels Steuerung des Kupplungsdrucks einge­ stellt. Dem optimalen Druck für die optimale Kupplungs­ stellung während einer Kriechverminderung ist eine vor­ gegebene Soll-Turbinendrehzahl nT = nT soll (vgl. auch Fig. 2) zugeordnet. Erfindungsgemäß wird daher der Druck der für den momentan vorgewählten Gang zuständi­ gen Kupplung derart gesteuert, daß die vorgegebene Soll-Turbinendrehzahl nT soll eingehalten wird. Für die elektronische Steuerung automatischer Getriebe ist üb­ licherweise ohnehin ein Sensor zur Erfassung der Turbi­ nendrehzahl nT vorhanden. Somit kann ein eigener Sensor zur Erfassung des durch die Kupplung 5 übertragenden Drehmoments oder zur Erfassung der Drehzahl der an­ triebsseitigen Kupplungselemente eingespart werden, der andernfalls für eine direkte Regelung des Kupplungs­ drucks bzw. der Kupplungsdrehzahl während der Kriech­ verminderung notwendig wäre.
Zum anderen wird alternativ oder zusätzlich bei Betäti­ gung des Fahrzeug-Bremssystems (hier nicht dargestellt) ein dem Bremsdruck proportionaler Wert pB (vgl. Fig. 2) erfaßt. Hierzu kann beispielsweise entweder der auf die Räder des Kraftfahrzeugs einwirkende tatsächliche Bremsdruck selbst oder der Verstellweg des Bremspedals gemessen werden. Dieser dem Bremsdruck proportionale Wert pB wird mit einer vorgegebenen Schwelle pS vergli­ chen. Überschreitet der dem Bremsdruck proportionale Wert pB diese Schwelle pS - vorzugsweise für einen vor­ gegebenen Zeitraum - wird die Kriechverminderung KV eingeschaltet. Wird danach diese Schwelle pS oder eine zweite definierte Schwelle wieder unterschritten, wird die Kriechverminderung KV wieder ausgeschaltet. Dieses Ausschalten der Kriechverminderung KV bereits während des Lösens der Bremse hat den Vorteil, daß die während der Kriechverminderung schleifende Kupplung 5 bis zur Betätigung des Gaspedals bereits wieder geschlossen werden kann, so daß ein komfortables und reaktions­ schnelles Anfahren nach der Kriechverminderung ermög­ licht wird. Die zweite vorgegebene Schwelle zum Aus­ schalten der Kriechverminderung kann vorzugsweise klei­ ner oder gleich der ersten vorgegebenen Schwelle pS zum Einschalten der Kriechverminderung sein. Die erste und/oder zweite vorgegebene Schwelle für den dem Brems­ druck proportionalen Wert pB ist vorzugsweise derart ausgelegt, daß das dieser Schwelle pS entsprechende Bremsmoment größer als das Kriechantriebsmoment ist.
Die Steuerung der Kriechverminderung in Abhängigkeit von der Bremsbetätigung ist notwendig, um insbesondere ein Rückwärtsrollen beispielsweise bei Stillstand des Fahrzeugs vorwärts am Hang zu verhindern.
In Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm für das Ein- und Aus­ schalten der Kriechverminderung KV dargestellt, das folgende vier Betriebszustände berücksichtigt:
  • 1. Die Kriechverminderung ist ausgeschaltet; KV=0
  • 2. Die Kriechverminderung ist eingeschaltet; KV=1
  • 3. Die Kriechverminderung wird eingeschaltet; KV→1
  • 4. Die Kriechverminderung wird ausgeschaltet; KV→0.
Die Einstellungen der Betriebszustände bezogen auf die Kriechverminderung KV können in Abhängigkeit von folgenden verschiedenen Bedingungen vorgenommen werden:
Ausgehend von einer ausgeschalteten Kriechverminderung (KV=0), wenn beispielsweise das Kraftfahrzeug noch nicht zum Stillstand gekommen ist, wird die Kriechverminderung KV dann eingeschaltet (KV→1), wenn
  • - eine Fahrposition eingestellt ist (N = 0), d. h. nicht Position "N" (Neutral), sondern z. B. Position "D" (Drive),
  • - der erfaßte Bremsdruck pB größer als eine vorgegebene Schwelle pS ist,
  • - die Brennkraftmaschinendrehzahl nM gleich der Leer­ laufdrehzahl nLL ist,
  • - die Abtriebsdrehzahl nA, die proportional zur Fahr­ geschwindigkeit ist, gleich 0 ist und
  • - ein Leistungsanforderungsorgan, wie z. B. das Fahrpe­ dal oder die Drosselklappe DK nicht betätigt ist (DK = 0).
Zum Einschalten der Kriechverminderung kann weiter vorgesehen werden, daß diese Bedingungen (B=1) für eine vorgegebene Zeit erfüllt sein müssen. Das Einschalten der Kriechverminderung (KV→1) wird vorzugsweise durch Absenken des Drucks für die dem momentan vorgewählten Gang zugeordnete Kupplung 5 über eine vorgegebene Rampe oder über eine Drehzahlregelung vorgenommen. Hierbei wird als Sollvorgabe für die Einstellung des Kupplungs­ drucks das Erreichen der Soll-Turbinendrehzahl nT soll vorgegeben. Ist diese Soll-Turbinendrehzahl nT soll er­ reicht, findet über die Steuerung des Kupplungsdrucks eine Drehzahlregelung derart statt, daß während der eingeschalteten Kriechverminderung (KV=1) diese vorge­ gebene Soll-Turbinendrehzahl nT soll konstant gehalten wird. Ist während der eingeschalteten Kriechverminde­ rung eine der Bedingungen, die zum Einschalten der Kriechverminderung geführt haben, nicht mehr erfüllt, wird die Kriechverminderung wieder ausgeschaltet. Ist beispielsweise keine Fahrstufe (N=1) sondern die Neutralstellung "N" eingelegt, wird ein sofortiges Aus­ schalten der Kriechverminderung (KV=0) ohne Rampe vor­ genommen, da der Kraftschluß zum Abtrieb ohnehin unter­ brochen ist. Die bei den Automatikgetrieben üblicher­ weise vorgesehene Parkposition "P" ist dabei der Neu­ tralstellung "N" funktionell gleichzusetzen.
Ist eine der anderen Bedingungen nicht erfüllt (B=0 und N=0), wird vorzugsweise die Kriechverminderung eben­ falls über eine vorgegebene Rampe ausgeschaltet (KV-<0), um bei eingelegter Fahrstufe unkomfortable Stöße zu verhindern. Beim Ausschalten der Kriechverminderung kann ein Endwert des Kupplungs­ druckes in Abhängigkeit von den aktuellen Fahrzeugpara­ metern, wie z. B. der Stellung der Drosselklappe DK oder der Brennkraftmaschinendrehzahl nM, vorgegeben werden. Wird beispielsweise während des Einschalt­ vorgangs der Kriechverminderung (KV→1) die Neutralposition "N" (N=1) gewählt, wird ebenso ein so­ fortiges Ausschalten der Kriechverminderung (KV=0) durchgeführt. Wird dagegen während des Einschaltvor­ gangs (KV→1) eine der anderen Bedingungen, die zum Einschalten der Kriechverminderung führten, nicht er­ füllt (B=0 und N=0), wird vorzugsweise in den Aus­ schaltvorgang der Kriechverminderung (KV→0) über eine vorgegebene Rampe übergegangen.
Bezogen auf die Erfindung ist bei diesem Ausführungsbeispiel besonders wichtig, ein Einschalten der Kriechverminderung KV nur dann vorzunehmen, wenn der Bremsdruck pS größer als die vorgegebene Schwelle pS ist, daß die Kriechverminderung ausgeschaltet wird, wenn der Bremsdruck pB kleiner als die vorgegebene Schwelle pB ist und daß bei eingeschalteter Kriechver­ minderung eine Drehzahlregelung auf eine vorgegebene Soll-Turbinendrehzahl nT soll vorgenommen wird. Ergän­ zend wird darauf hingewiesen, daß anstelle des direkten Bremsdruckes pB auch ein dem Bremsdruck proportional er Wert genommen werden kann und daß sich die Schwelle zum Einschalten der Kriechverminderung von der Schwelle zum Ausschalten der Kriechverminderung unterscheiden kann. Weiterhin soll durch die Erfindung auch ein Bremsdruck­ schalter umfaßt sein, der nur bei über- und/oder Unter­ schreiten der Schwelle(n) ein Signal zum Ein- bzw. Aus­ schalten der Kriechverminderung abgibt.
Durch dieses erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel wird ein automatisches Getriebe mit einer Kriechverminderung bei Stillstand des Kraftfahrzeuges geschaffen, das ein reaktionsschnelles und komfortables Anfahren nach einer Kriechverminderung ermöglicht.

Claims (4)

1. Verfahren zur Steuerung eines automatischen Ge­ triebes zur Kriechverminderung bei Kraftfahrzeugen mit einem Drehmomentwandler, wenn aufgrund minde­ stens eines Fahrzeugparameters der Wunsch des Fah­ rers zum Stillstand des Kraftfahrzeuges erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung des Fahrzeug-Bremssystems ein dem Bremsdruck pro­ portionaler Wert (pB) erfaßt wird und die Kriech­ verminderung (KV) in Abhängigkeit von dem erfaßten Wert (pB) gesteuert wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kriechverminderung (KV) einge­ schaltet wird, wenn der erfaßte Wert (pB) größer als eine erste vorgegebene Schwelle (pS) ist.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kriechverminderung (KV) ausgeschaltet wird, wenn der erfaßte Wert (pB) kleiner als eine zweite vorgegebene Schwelle (pS) ist.
4. Verfahren zur Steuerung eines automatischen Ge­ triebes zur Kriechverminderung bei Kraftfahrzeugen mit einem Drehmomentwandler, wenn aufgrund min­ destens eines Fahrzeugparameters der Wunsch des Fahrers zum Stillstand des Kraftfahrzeuges erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Kriechverminderung (KV) der Druck der Kupplung (5) für den momentan vorgewählten Gang derart gesteu­ ert wird, daß die Drehzahl (nT ) der Turbine (T) des Drehmomentwandlers (3) in etwa einen vorgege­ benen Drehzahlwert (nT soll) einhält.
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