DE60004922T2

DE60004922T2 - Drehmomentregelung für Antriebsstrang

Info

Publication number: DE60004922T2
Application number: DE60004922T
Authority: DE
Inventors: Timothy John Kalamazoo Morscheck
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 2000-05-08
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2020-05-09
Also published as: CN1273919A; AU3533900A; ES2204398T3; US6636795B1; TR200001377A2; ZA200002349B; TR200001377A3; JP2000352328A; BR0001805A; DE60004922D1; AU758848B2; CN1188299C; EP1053904A2; EP1053904B1; EP1053904A3; KR20000077282A; KR100498138B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Steuerung der Kraftübertragungseinrichtung (Antriebsstrang) eines Kraftfahrzeugs, die (bzw. der) einen kraftstoffgesteuerten Motor und einen mehrgängigen Triebstrang aufweist, der über ein mehrgängiges Getriebe und eine Antriebsachseinrichtung mit Direkttrieb oder mehreren Geschwindigkeitsstufen verfügt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Antriebsstrangsteuerung, bei der das maximale Ausgangsdrehmoment des Motors als Funktion des jeweils eingelegten Triebstrangganges begrenzt ist.
Beschreibung des Standes der Technik
Kraftfahrzeugtriebstränge mit mehrgängigen Getrieben, üblicherweise Gruppengetrieben oder einfachen Getrieben, die mit mehrgängigen Achsen gekuppelt sind, die 7, 9, 10, 13, 16 oder mehr Vorwärtsgänge aufweisen, sind insbesondere für Schwerlastfahrzeuge im Stand der Technik bekannt, wie dies aus den US-Patenten Nr. 5,370,013; 5,527,237 und 4,754,665 hervorgeht.
Steuersysteme und Verfahren zur Berechnung des Motorausgangsdrehmoments (auch „Schwungscheibendrehmoment") genannt, sind im Stand der Technik bekannt, wie dies aus der US-PS Nr. 5,509,867 hervorgeht.
Automatische und handgeschaltete Getriebesysteme, bei denen das Motorausgangsdrehmoment gesteuert und/oder als Funktion des jeweils eingelegten Ganges und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert und/oder begrenzt wird, können aus den US-Patentschriften Nr. 5,477,827; 5,797,100 (EP-A-774374); 5,457,633; 4,889,014; 5,738,606; 5,679,096 und 5,876,302 entnommen werden. Wie an sich bekannt, enthalten moderne Kraftfahrzeugantriebsstränge üblicherweise elektronisch gesteuerte Motoren, bei denen die Motordrehzahl und/oder das Motordrehmoment gesteuert werden kann. So können z.B. nach dem SAEJ-1939 Datalink Protokoll (Sicherungsprotokoll) dem Motor Steuerbefehle übermittelt werden zum Zwecke der Brennstoffversorgung des Motors entsprechend

(a) der Brennstoffanforderung des Fahrers,
(b) einer geforderten Motordrehzahl,
(c) einem geforderten Motordrehmoment und/oder
(d) einem geforderten maximalen Drehmoment und/oder einer maximalen Motordrehzahl.

Die US-Patentschrift Nr. 5,797,110 (EP-A-774374), welche den nächstkommenden Stand der Technik darstellt, offenbart ein Verfahren und ein System zur Steuerung einer Kraftfahrzeug-Antriebsstranganlage, die einen kraftstoffgesteuerten Motor aufweist, der antriebsmäßig mit einem Kraftfahrzeugtriebstrangsystem verbunden ist, das ein mehrstufiges Schaltgetriebe und eine Antriebsachse enthält. Die Steuerung erfasst Werte von Steuerparametern, welche eine mögliche Überlastung des Triebstrangs bei maximalem Motorausgangsdrehmoment anzeigen und bewirkt, dass das Motorausgangsdrehmoment auf einen Wert begrenzt wird, der kleiner ist als dessen Maximalwert. Dieser Steuerparameter kann auch den jeweils eingelegten Getriebegang anzeigen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Patentansprüche 1 und 4 beansprucht ist, werden ein verbessertes Steuersystem/-verfahren für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang geschaffen, das das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs optimiert und gleichzeitig den Triebstrang gegen mögliche Beschädigungen und/oder übermäßigen Verschleiß schützt, die bzw. der daher rühren bzw. rührt, dass unter bestimmten Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs ein unzulässig großes Drehmoment auf den Triebstrang zur Einwirkung kommen kann. Dies wird dadurch erreicht, dass das Motorausgangsdrehmoment bei in einer Anfahrgangstufenbedingung stehendem Triebstrang auf einen ersten Maximalwert, bei in einer Zwischengangstufe stehendem Triebstrang auf einen zweiten Maximalwert (wobei der zweite Maximalwert größer ist als der erste Maximalwert) begrenzt wird, das Motordrehmoment bei Direktantrieb oder in der 1:1 Gangstufe stehendem Getriebe gleich einem dritten Maximalwert werden kann, der größer ist als der zweite Maximalwert und das Motordrehmoment bei in einer Overdrive-Gangstufenbedingung stehendem Getriebe gleich einem vierten Maximalwert werden kann (wobei der vierte Maximalwert kleiner ist als der dritte Maximalwert aber größer als der zweite Maximalwert).
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine neue und verbesserte Steuerung des Motorausgangsdrehmoments in einen Kraftfahrzeugtriebstrangsystem, vorzugweise einem Kraftfahrzeugsantriebsstrangsystem zu schaffe, das ein Getriebe mit einer Direktantriebsgangstufe aufweist.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegen den Erfindung folgen aus dem Studium der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Darstellung einer Kraftfahrzeugantriebsstranganlage, die ein automatisches mechanisches Getriebesystem enthält;
2A und 2B sind Tabellen, welche die Fahrgangstufen und die zulässigen Triebstrangeingangsdrehmomente für eine typische Antriebsstranganlage eines Schwerlastkraftfahrzeugs angeben, welche einen Triebstrang mit einem jeweils 7-gängigen und einem jeweils 18-gängigen Getriebe mit Overdrive enthält;
3 ist ein Flussdiagramm, das die erfindungsgemäße Steuerung veranschaulicht.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Ein Kraftfahrzeug-Antriebsstrangsystem 10 der Bauart, die vorteilhafterweise die erfindungsgemäße Steuerung verwendet, ist aus 1 zu ersehen. Zum Zwecke der Veranschaulichung ist das System 10 ein automatisches, mechanisches Getriebesystem mit einem kraftstoffgesteuerten Verbrennungsmotor 12 (wie einem bekannten Diesel oder dergleichen), einem mehrgängigen mechanischen Getriebe 14 und einer kraftschlüssigen Kupplung 16 zur antriebsmäßigen Ankupplung des Motors 12 an das Getriebe 14. Die nicht form schlüssige Kupplung 16 ist typischerweise ein Drehmomentwandler oder eine Hauptreibungskupplung. Das Getriebe 14 weist außerdem eine Ausgangswelle 20 zum Antrieb der Kraftfahrzeugantriebsachsen 22 auf. Die Antriebsachsen können mit Direkttrieb oder mehrgängiger Bauart sein.
Das Getriebe 14 kann an sich bekannter mechanischer Bauart sein, die formschlüssige Klauenkupplung dazu verwendet zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses der Eingangswellendrehzahl (IS) zur Ausgangswellendrehzahl (OS) ausgewählte Zahnräder mit Wellen zu kuppeln oder von diesen zu entkuppeln. Getriebe dieser Art sind etwa den US-PS 4,764,665 ; 5,385,056; 5,390,561 und 5,416,698 zu entnehmen.
Das System 10 kann eine Anzahl Sensoren enthalten, die Eingangssignale 24 einer mit Mikroprozessoren ausgerüsteten Steuereinheit 26 zuleiten, welche die Eingangssignale entsprechend logischen Regeln verarbeitet, um Ausgangssteuersignale 28 für die verschiedenen Systemaktuatoren zu erzeugen.
Drehzahlsensoren 30, 32, 34 können vorgesehen sein, um dem Steuergerät Eingangssignale zuzuleiten, die die Motordrehzahl (ES), die Getriebeeingangswellendrehzahl (IS) und die Getriebeausgangswellendrehzahl (OS) angeben. Ein Sensor 36 kann dazu vorgesehen sein, ein Eingangssignal abzugeben, das die von dem Fahrer bewirkte Einstellung des Drosselklappenpedals anzeigt.
Eine Steuerkonsole 38 für den Fahrer ist dazu vorgesehen, es dem Fahrer zu ermöglichen eine Getriebe-Betriebsart zu wählen und um dem Steuergerät 26 ein dafür kennzeichnendes Eingangssignal GR zu liefern.
Ein Motor-Steuergerät 40, das vorzugsweise mit Mikroprozessoren ausgerüstet ist, kann dazu vorgesehen sein die Kraftstoffversorgung des Motors zu steuern und einem Datenlink DL Informationen zu liefern, die für die Betriebsparameter des Motors kennzeichnend ist. Vorzugsweise ist das Datenlink mit einem bekannten Protokoll, etwa dem SAEJ-1939 oder dergleichen kompatibel. Ein Aktuator 42 kann dazu vorgesehen sein, die nicht formschlüssige Kupplung 16 zu betätigen. Ein Getriebeaktuator 44 kann dazu eingerichtet sein, das Getriebe 14 zu betätigen und Signale abzugeben, die die jeweils eingelegte Gangstufe und/oder andere Getriebebetriebsparameter anzeigen. Die eingelegte Gangstufe kann auch in der Weise berechnet werden, dass die Eingangs- und Ausgangswellendrehzahlen miteinander verglichen werden.
So wie er in dieser Anmeldung verwendet wird und wie er auch üblicherweise in der Kraftfahrzeugindustrie Verwendung findet, bezieht sich der Ausdruck „Antriebsstrang" auf den Motor 12, die Kupplung 16, das Getriebe 14 und die Antriebsachsen 12, während der Ausdruck „Triebstrang" auf die Kupplung 16, das Getriebe 14 und die Achsen 22 Bezug nimmt.
Das Getriebe 14 ist als ein Getriebe mit 18 Vorwärtsgängen veranschaulicht, das einen Direktfahrgang (1:1.00) und zwei Overdrive-Gänge (vgl. 2B) aufweist. Wie an sich bekannt, werden in dem Direktfahrgang die Wellen unmittelbar miteinander gekuppelt und die Zahnräder werden nicht mit Drehmoment beaufschlagt; demgemäß kann im direkten Gang das Getriebe mit einem wesentlich höheren Drehmoment beaufschlagt werden, ohne dass eine Beschädigung oder ein übermäßiger Verschleiss der Zahnräder hervorgerufen würden. Es ist auch bekannt, dass die dem Overdrive (d.h. Gangstufen, bei denen die Ausgangswellendrehzahl höher ist als die Eingangswellendrehzahl) zugeordneten höheren Drehzahlen eine höhere Drehmomentbeaufschlagung des Getriebes als in Untersetzungsgangstufen, die größer als 1:1.00 sind erlauben ohne dass die Gefahr einer Beschädigung und/oder unzulässigen Verschleißes bestünde.
Erfindungsgemäß ist das Motordrehmoment entsprechend der jeweils festgestellten oder erwarteten eingelegten Gangstufe auf einen von vier Maximalwerten begrenzt.
2A veranschaulicht die Anwendung der Erfindung auf ein 7-Ganggetriebe mit Overdrive.
In den Anfahrgängen, bei einem 18-gängigen Getriebe normalerweise dem 1. bis 6. Gang, ist das Ausgangsdrehmoment auf einen ersten Maximalwert (A) begrenzt. In den dazwischenliegenden Gängen, bei einer 18-gängigen Getriebe normalerweise dem 7. bis 15. Gang, ist das Motorausgangsdrehmoment auf einen zweiten Maximalwert (B) begrenzt. Im direkten Gang ist das Motorausgangsdrehmoment auf einen dritten Maximalwert (C) begrenzt. Der Wert (C) kann gleich dem maximal abgebbaren Drehmoment des Motors sein. In den Overdrive-Gangstufen, bei dem dargestellten Getriebe dem 17. und 18. Gang, ist das Motordrehmoment auf einen vierten Maximalwert (D) begrenzt.
Die maximalen Drehmomentwerte stehen in Folge gegenseitiger Beziehung: A < B < C > D und B < D
Typische Werte der maximalen Drehmomentangaben sind aus den 2A und 2B zu entnehmen, die beispielhaft ange führt sind. In 2B sind Werte für ein RTLO18918B-Getriebe (erhältlich von der Eaton Corporation, der Inhaberin der vorliegenden Anmeldung) und einem typischen Dieselmotor für ein Schwerlastfahrzeug angegeben.
3 ist eine Flussdiagrammdarstellung des erfindungsgemäßen Flussdiagrammablaufs.
Die Drehmomentwerte A, B, C und/oder D können Wertebereiche sein und/oder können unterteilt werden.
Wenngleich die vorliegende Erfindung mit einem gewissen Maß von Einzelheiten beschrieben worden ist, so versteht sich doch, dass zahlreiche Abwandlungen möglich sind, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie sie im Nachfolgenden beansprucht ist.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangsystems (10) mit einem kraftstoffgesteuerten Motor (12), einem Motorsteuergerät (40) zum Steuern der Kraftstoffversorgung des Motors, einem mehrgängigen Getriebe (14), das eine oder mehrere Zwischengangstufen, eine direkte Gangstufe und eine oder mehrere Overdrive-Gangstufen aufweist, Mitteln (44) zum Erfassen des jeweils eingelegten Getriebegangs und einem Steuergerät (26) zum Empfang von Eingangssignalen (24) und zu deren Verarbeitung entsprechend logischen Regeln um Steuerausgangssignale an Systemaktuatoren, einschließlich dem Motorsteuergerät abzugeben, wobei das Verfahren als Verfahrensschritte aufweist: (i) Erfassen der eingelegten Getriebegangstufe; (ii) Einstellen eines zweiten (B), dritten (C) und vierten (D) Drehmomentgrenzwertes derart, dass: B < C > D und B < D (iii)(a), wenn bei dem Getriebe eine Zwischengangstufe eingelegt ist, Begrenzen des Motorausgangsdrehmoments auf die zweite Drehmomentgrenze (T_E ≤ B), (b) wenn bei dem Getriebe die direkte Gangstufe eingelegt ist, Begrenzen des Motorausgangsdrehmoments auf die dritte Drehmomentgrenze (T_E ≤ C) und (c) wenn bei dem Getriebe eine Overdrive-Gangstufe eingelegt ist, Begrenzen des Motorausgangs drehmoments auf die vierte Drehmomentgrenze (T_E ≤ D).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Getriebe (14) eine oder mehrere Anfahrgangstufen aufweist und bei dem das Verfahren als Schritte aufweist: (i) Erfassen der eingelegten Getriebegangstufe; (ii) Einstellen des ersten (A), des zweiten (B), des dritten (C) und des vierten (D) Drehmomentgrenzwertes derart, dass: A < B < C > D und B < D (iii)(a) wenn bei dem Getriebe eine Anfahrgangstufe eingelegt ist, Begrenzen des Motorausgangsdrehmoments auf die erste Drehmomentgrenze (T_E ≤ A) (b) wenn bei dem Getriebe eine Zwischengangstufe eingelegt ist, Begrenzen des Motorausgangsdrehmoments auf die zweite Drehmomentgrenze (T_E ≤ B), (c) wenn bei dem Getriebe die direkte Gangstufe eingelegt ist, Begrenzen des Motorausgangsdrehmomentes auf die dritte Drehmomentgrenze (T_E ≤ C) und (d) wenn bei dem Getriebe eine Overdrive-Gangstufe eingelegt ist, Begrenzen des Motorausgangsdrehmoments auf die vierte Drehmomentgrenze (T_E ≤ D).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Motor eine bekannte maximale Drehmomentbelastungsgrenze auf weist, wobei die dritte Drehmomentgrenze (C) gleich der maximalen Drehmomentbelastungsgrenze ist oder diese übersteigt.
Steuersystem zum Steuern eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangsystems (10) mit einem kraftstoffgesteuerten Motor (12), einer Motorsteuerung (40) zur Steuerung der Kraftstoffversorgung des Motors, einem mehrgängigen Getriebe (14), das eine oder mehrere Zwischengangstufen, eine direkte Fahrgangstufe und eine oder mehrere Overdrive-Gangstufen aufweist, Mitteln (44) zum Erfassen einer eingelegten Getriebegangstufe und einem Steuergerät (26) zum Empfang von Eingangssignalen (24) und zu deren Bearbeitung entsprechend logischen Regeln, um Steuerausgangssignale an Systemaktuatoren, einschließlich der Motorsteuerung auszugeben, wobei die logischen Regeln Regeln enthalten für: (i) Erfassen der eingelegten Getriebegangstufe; (ii) Einstellen des zweiten (B), dritten (C) und vierten (D) Drehmomentgrenzwertes derart, dass: B < C > D und B < D (iii)(a), wenn bei dem Getriebe eine Zwischengangstufe eingelegt ist, Begrenzen des Motorausgangsdrehmoments auf die zweite Drehmomentgrenze (T_E ≤ B), (b) wenn bei dem Getriebe die direkte Gangstufe eingelegt ist, Begrenzen des Motorausgangsdrehmoments auf die dritte Drehmomentgrenze (T_E ≤ C) und (c) wenn bei dem Getriebe eine Overdrive-Gangstufe eingelegt ist, Begrenzen des Motorausgangsdrehmoments auf die vierte Drehmomentgrenze (T_E ≤ D).
Steuersystem nach Anspruch 4, bei dem das Getriebe (14) eine oder mehrere Anfahrgangstufen aufweist und bei dem die logischen Regeln Regeln aufweisen für: i) Erfassen der eingelegten Getriebegangstufe; (ii) Einstellen des ersten (A), des zweiten (B), des dritten (C) und des vierten (D) Drehmomentgrenzwertes derart, dass: A < B < C > D und B < D (iii)(a) wenn bei dem Getriebe eine Anfahrgangstufe eingelegt ist, Begrenzen des Motorausgangsdrehmoments auf die erste Drehmomentgrenze (TE ≤ A) (b) wenn bei dem Getriebe eine Zwischengangstufe eingelegt ist, Begrenzen des Motorausgangsdrehmoments auf die zweite Drehmomentgrenze (TE ≤ B), (c) wenn bei dem Getriebe die direkte Gangstufe eingelegt ist, Begrenzen des Motorausgangsdrehmomentes auf die dritte Drehmomentgrenze (T_E ≤ C) und (d) wenn bei dem Getriebe eine Overdrive-Gangstufe eingelegt ist, Begrenzen des Motorausgangsdrehmoments auf die vierte Dreh momentgrenze (T_E ≤ D).
System nach Anspruch 5, bei dem der Motor eine bekannte maximale Drehmomentbelastungsgrenze aufweist, wobei die dritte Drehmomentgrenze (C) gleich der maximalen Drehmomentbelastungsgrenze ist oder diese übersteigt.