DE60206495T2 - Hochschalt- bremssteuerung in einem automatisierten stufengetriebe - Google Patents

Hochschalt- bremssteuerung in einem automatisierten stufengetriebe Download PDF

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren/-system zur Steuerung der Hochschaltung in einem wenigstens teilweise automatisierten mechanischen Getriebesystem. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform die Steuerung der Hochschaltung in einem automatisierten mechanischen Fahrzeuggetriebesystem, wobei das System Bedingungen, die ein Erfordernis einer Hochschaltung aus einer momentan eingelegten Gangstufe (GR) kennzeichnen, erfasst und in der Folge die Erwünschtheit von Hochschaltvorgängen ohne Hilfsunterstützung und anschließend von Hochschaltvorgängen mit Hilfsunterstützung durch eine Hochschaltbremse auswertet und die als erwünscht angesehenen Hochschaltvorgänge anweist.
  • Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuerungsverfahren/-system zur Steuerung von Hochschaltbremsen bei möglichen durch eine Hochschaltbremse unterstützten Hochschaltvorgängen in Abhängigkeit von einer oder mehreren thermischen Eigenschaften der Hochschaltbremse, der geschätzten momentanen Temperatur der Bremse, der Zeitspanne seit dem vorhergehenden durch die Hochschaltbremse unterstützen Hochschaltvorgang und/oder der erwarteten Wärmeenergie, die durch den vorhergehenden durch die Hochschaltbremse unterstützen Hochschaltvorgang und/oder durch den gerade betrachteten oder berücksichtigten Hochschaltvorgang bei unterschiedlichen durch die Bremse bewirkten Verzögerungsmaßen erzeugt worden ist bzw. wird.
  • BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Voll- oder teilautomatisierte mechanische Getriebesysteme zur Verwendung in Kraftfahrzeugen sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie aus den US-Patentschriften Nr. 4 361 060, 4 648 290, 4 722 248, 4 850 236, 5 389 053, 5 487 004, 5 435 212 und 5 755 639 ersichtlich. Die Verwendung von Motorbremsen (die auch als Kompressionsbremsen, Auspuffbremsen oder Jake-Bremsen bekannt sind) sowie Getriebesteuerungen, die diese verwenden, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie aus den US-Patentschriften Nr. 5 409 432 und 5 425 689 ersichtlich.
  • Die Verwendung von Reibungsvorrichtungen zur Verzögerung der Drehbewegung der Getriebeeingangswelle, beispielsweise Eingangsbremsen (die auch als Hochschaltbremsen oder Eingangswellenbremsen bekannt sind), sowie Aktuatoren für diese zur Erzielung schnellerer Hochschaltungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie aus den US-Patentschriften 5 086 659 und 5 713 445 ersichtlich, wobei die letztere Druckschrift sämtliche Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 offenbart.
  • Steuerungen für automatisierte mechanische Getriebesysteme, insbesondere solche, bei denen eine Schaltung bewerkstelligt wird, während die Hauptkupplung eingerückt bleibt, wobei die Durchführbarkeit einfacher und/oder Gangstufen überspringender Schaltvorgänge ausgewertet wird, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie aus den US-Patentschriften 4 576 065, 4 916 979, 5 335 566, 5 425 689, 5 272 939, 5 479 345, 5 533 946, 5 582 069, 5 620 392, 5 489 247, 5 490 063, 5 509 867 und 6 149 545 ersichtlich.
  • Steuerungen für automatisierte mechanische Getriebesysteme, die eine Steuerung der Hochschaltreibungsbremsen enthalten, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie aus der US-Patentschrift 6 123 643 ersichtlich.
  • In dem in der US-Patentschrift 6 149 545 beschriebenen System, erfasst eine Steuerung für ein automatisiertes mechanisches Fahrzeuggetriebesystem Bedingungen, die für eine Hochschaltung aus einer momentan eingelegten Gangstufe kennzeichnend sind, wertet in der Reihenfolge zunächst die Erwünschtheit mehrerer Gangstufen überspringender Hochschaltungen, anschließend eine einzelne Gangstufe überspringender Hochschaltungen, einfacher Hochschaltungen ohne Hilfsunterstützung und dann durch eine Hochschaltbremse unterstützter einfacher Hochschaltungen und befiehlt eine Hochschaltung in die erste Zielgangstufe, die unter den momentanen Fahrzeugbetriebsbedingungen als durchführbar angesehen wird.
  • Die Durchführbarkeitsregeln für die Hochschaltung weisen einen zweiteiligen Test auf: (a) kann die Hochschaltung oberhalb einer minimalen Motordrehzahl vollendet werden? (b) wird der Motor, wenn sie vollendet ist, in der Zielgangstufe an den Antriebsrädern ausreichend Drehmoment liefern, um wenigstens eine minimale Fahrzeugbeschleunigung zu ermöglichen? Die Durchführbarkeit von Gangstufen überspringenden und/oder einfachen Hochschaltungen kann ferner erfordern, dass eine Hochschaltung erwartungsgemäß innerhalb einer Zeitspanne vollendet werden soll, die kleiner ist als eine maximal akzeptable Zeitdauer (T < TMAX?).
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft die Steuerung einer Hochschaltreibungsbremse, die bei zwei oder mehreren Verzögerungsgraden betätigt werden kann, um während eines Schaltvorgangs mit eingerückter Hauptkupplung einer Getriebeeingangswelle sowie der Motorkurbelwelle und Hauptkupplung, die mit dieser umlaufen, eine variable zusätzliche Verzögerung zu erteilen. Diese Verzögerung addiert sich zu der natürlichen Verzögerungsrate des Motors, die als „Motordrehzahlabfall" bezeichnet wird und von der Reibung und dergleichen herrührt. Eine Betätigung der Hochschaltbremse führt der Eingangswellen-, Kupplungs- und Motoranordnung eine zusätzliche Verzögerungskraft zu, um eine zusätzliche Verzögerung der Eingangswelle zu erzielen.
  • Um einen übermäßigen Verschleiß und/oder eine Beschädigung der Hochschaltreibungsbremsen zu verhindern, wird die vorhergesagte maximale Verzögerung, die von der Hochschaltbremse verfügbar ist, ohne eine Überhitzung der Bremse zu bewirken (TEMPP < TEMPMAX), geschätzt oder simuliert. Diese maximale Verzögerung wird anschließend mit der Verzögerung verglichen, die erforderlich ist, um eine mögliche Herunterschaltung zu vollenden.
  • Falls die zusätzliche Verzögerung, die zur Vollendung einer Schaltung oberhalb einer minimalen Motordrehzahl und/oder innerhalb einer maximal akzeptablen Zeitspanne erforderlich ist, größer ist als die maximale zusätzliche Verzögerung, die die Hochschaltbremse ohne eine Beschädigung, gewöhnlich eine thermische Beschädigung, zur Verfügung stellen kann, wird eine Hochschaltung in die Ziel gangstufe nicht befohlen.
  • Falls eine Hochschaltung durchführbar ist, wird die Hochschaltbremse eingesetzt, um einen Verzögerungsgrad zu erzielen, um zu ermöglichen, dass die Schaltung oberhalb der minimalen Motordrehzahl und, falls möglich, innerhalb einer gewünschten Zeitspanne (wie beispielsweise innerhalb von 1,2 Sekunden für ein Schwerlastfahrzeug) stattfindet.
  • Demgemäß ist eine verbesserte Hochschaltsteuerung für automatisierte mechanische Getriebe geschaffen, die automatisch ein akzeptables Maß einer Hochschaltbremsenbetätigung für einen vorgeschlagenen durch die Hochschaltbremse unterstützten Hochschaltvorgang auswertet und befiehlt und die einen thermischen Schutz für die Hochschaltreibungsbremse bietet.
  • Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich beim Lesen der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines automatisierten mechanischen Getriebesystems, das die Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, in Form eines Blockschaltbilds.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung in Form eines Graphen, der Schaltpunktprofile für das Getriebesystem nach 1 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 3A und 3B zeigen schematische Darstellungen der erfindungsgemäßen Steuerung, in Form eines Flussdiagramms.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Ein wenigstens teilweise automatisiertes mechanisches Getriebesystem, das für die Kraftfahrzeuganwendung vorgesehen ist, ist in schematisierter Weise in 1 veranschaulicht. Das automatisierte Getriebesystem 10 enthält einen durch Kraftstoffbelieferung gesteuerten/geregelten Motor 12 (beispielsweise einen allgemein bekannten Dieselmotor oder dergleichen), ein mehrgängiges Geschwindigkeitswechselgetriebe 14 und eine nicht formschlüssige Kupplung 16 (beispielsweise eine Reibungshauptkupplung), die zwischen dem Motor und der Eingangswelle 18 des Getriebes antriebsmäßig eingefügt ist. Das Getriebe 14 kann von der Verbundbauart sein, die eine Hauptgetriebegruppe aufweist, die mit einer Split- und/oder Range-Hilfsgruppe in Reihe verbunden ist. Getriebe dieser Bauart, wie sie insbesondere bei Schwerlastfahrzeugen eingesetzt werden, weisen gewöhnlich 9, 10, 12, 13, 16 oder 18 Vorwärtsgänge auf. Beispiele für derartige Getriebe sind aus den US-Patentschriften Nr. 5 390 561 und 5 737 978 ersichtlich.
  • Eine Getriebeausgangswelle 20 ragt von dem Getriebe 14 nach außen und ist antriebsmäßig, gewöhnlich mittels einer Antriebswelle 24, mit den Fahrzeugantriebsachsen 22 verbunden. Die veranschaulichte Hauptreibungskupplung 16 enthält einen Antriebsabschnitt 16A, der mit der Motorkurbelwelle/dem Schwungrad verbunden ist, und einen Antriebsabschnitt 16B, der mit der Getriebeeingangswelle 18 gekoppelt und dazu eingerichtet ist, mit dem Antriebsabschnitt 16A reibschlüssig in Eingriff zu kommen. Eine (auch als Eingangs wellenbremse oder Trägheitsbremse bekannte) Hochschaltbremse 26 kann verwendet werden, um die Drehzahl der Eingangswelle 18 für schnellere Hochschaltungen wahlweise zu verzögern, wie dies allgemein bekannt ist. Eine Hochschaltbremse 26 kann zwei oder mehrere auswählbare Verzögerungsgrade oder -maße aufweisen oder kann betätigt werden, um unendlich viele variable Verzögerungsgrade zu erzielen. Eingangswellen- oder Hochschaltbremsen der Reibungsbauart sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie aus den US-Patentschriften Nr. 5 655 407 und 5 713 445 ersichtlich.
  • Es ist eine Mikroprozessor basierte elektronische Steuereinheit (oder ECU, Electronic Control Unit) 28 vorgesehen, um Eingangssignale 30 zu empfangen und diese gemäß vorbestimmten logischen Regeln zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlssignale 32 an verschiedene Systemaktuatoren, wie beispielsweise einen Hochschaltbremsenaktuator 26A und dergleichen, auszugeben. Die ECU 29 kann eine Uhr oder eine sonstige Zeitgebervorrichtung 28A enthalten. Mikroprozessor basierte Controller dieser Art sind allgemein bekannt, und ein Beispiel für diese ist aus der US-Patentschrift 4 595 986 ersichtlich.
  • Das System 10 enthält einen Drehzahlsensor 34 zur Erfassung der Drehzahl des Motors und zur Bereitstellung eines hierfür kennzeichnenden Ausgangssignals (ES), einen Drehzahlsensor 36 zur Erfassung der Drehzahl der Eingangswelle 18 und zur Bereitstellung eines hierfür kennzeichnenden Ausgangssignals (IS) sowie einen Drehzahlsensor 38 zur Erfassung der Drehzahl der Ausgangswelle 20 und zur Bereitstellung eines hierfür kennzeichnenden Ausgangssignals (OS). Es kann ein Sensor 40 vorgesehen sein, um die Einstellung des Fahrpedals zu erfassen und ein hierfür kennzeichnendes Ausgangssignal (THL) zur Verfügung zu stellen. Eine Schaltsteuerkonsole 42 kann dazu vorgesehen sein, dem Fahrzeugführer zu ermöglichen, einen Betriebsmodus des Getriebesystems auszuwählen, und ein hierfür kennzeichnendes Ausgangssignal (GRT) zu liefern.
  • Auf bekannte Weise kann für den Fall, dass die Kupplung 16 sich ohne Schlupf im Eingriff befindet, die Drehzahl des Motors aus der Drehzahl der Eingangswelle und/oder der Drehzahl der Ausgangswelle und dem eingeschalteten Getriebeübersetzungsverhältnis bestimmt werden (ES = IS = OS·GR). Ferner rotieren bei einer eingerückten Kupplung die Eingangswelle 18, die Kupplung 16 und das Motorschwungrad sowie die Kurbelwelle gemeinsam als eine Einheit.
  • Das System 10 kann ferner Sensoren 44 und 46 zur Erfassung der vom Fahrzeugführer vorgenommenen Betätigung der Fahrzeugfußbremse (die auch als Betriebsbremse bezeichnet wird) und/oder der Motorkompressionsbremsen (ECB, Engine Compression Brakes) und zur Bereitstellung jeweils hierfür kennzeichnender Signale FB bzw. EB enthalten.
  • Die Hauptkupplung 16 kann durch ein Kupplungspedal 48 oder durch einen Kupplungsaktuator 50 gesteuert sein, der auf Ausgangsbefehle von der ECU 28 anspricht. Alternativ kann ein auf Ausgangsbefehlssignale ansprechender Aktuator vorgesehen sein, der durch eine Betätigung des vom Fahrzeugführer betätigbaren Kupplungspedals außer Wirkung gesetzt werden kann. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Kupplung vom Fahrzeugführer lediglich dann gesteuert und eingesetzt, um das Fahrzeug zu starten (vgl. US-Patentschriften Nr. 4 850 236, 5 272 939 und 5 425 689). Das Getriebe 14 kann einen Getriebeaktuator 52 ent halten, der auf Ausgangssignale von der ECU 28 anspricht und/oder der Eingangssignale zu der ECU 28 sendet, die seine ausgewählte Stellung kennzeichnen. Schalteinrichtungen dieser Art, die häufig von der Art einer sog. X-Y-Schalteinrichtung ausgeführt sind, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie aus den US-Patentschriften Nr. 5 305 240 und 5 219 391 ersichtlich. Der Aktuator 52 kann die Haupt- und/oder die Hilfsgruppe des Getriebes 14 schalten. Der eingerückte und ausgerückte Zustand der Kupplung 16 kann durch einen (nicht veranschaulichten) Positionssensor erfasst oder durch Vergleich der Drehzahlen des Motors (ES) und der Eingangswelle (IS) bestimmt werden.
  • Die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor ist vorzugsweise durch einen elektronischen Motorcontroller 54 gesteuert, der Befehlssignale von der ECU 28 akzeptiert und/oder Eingangssignale zu dieser liefert. Vorzugsweise kommuniziert der Motorcontroller 54 mit einem industriestandardgemäßen Datenlink DL, der allgemein bekannten Industrieprotokollen, wie beispielsweise SAE J1922, SAE 1939 und/oder ISO 11898 entspricht. Die ECU 28 kann in dem Motorcontroller 54 integriert sein.
  • Für automatisierte Schaltvorgänge muss die ECU 28 bestimmen, wann Hochschaltungen und Herunterschaltungen erforderlich sind und ob ein einfacher Schaltvorgang in die nächste Gangstufe oder ein Gangstufen überspringender Schaltvorgang erwünscht ist (vgl. US-Patentschriften Nr. 4 361 060, 4 576 065, 4 916 979, 4 947 331 und 6 149 545).
  • 2 zeigt eine graphische Darstellung von Schaltpunktprofilen, die verwendet werden, um zu bestimmen, wann Schaltbefehle durch die ECU 28 an Systemaktuatoren, ein schließlich des Schaltaktuators 54, ausgegeben werden sollten. Die Linie 60 zeigt die standardgemäße Hochschaltprofillinie, während die Linie 62 die standardgemäße Herunterschaltprofillinie darstellt. Das Schaltprofil 60 ist eine graphische Darstellung von Motordrehzahlen, bei denen Hochschaltungen aus einer momentan eingelegten Gangstufe (GR) für unterschiedliche Grade der Fahrpedal-/Drosseleinstellung (d. h. Anforderung) angezeigt sind (ESU/S). Auf bekannte Weise sollte für den Fall, dass das Fahrzeug rechts von der Hochschaltprofillinie 60 betrieben wird, eine Hochschaltung des Getriebes 14 angewiesen werden, während in dem Fall, dass das Fahrzeug links von der Herunterschaltprofillinie 62 betrieben wird, eine Herunterschaltung befohlen werden sollte. Falls das Fahrzeug zwischen den Profillinien 60 und 62 betrieben wird, ist keine Schaltung des Getriebes erforderlich.
  • Entsprechend der Steuerung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in dem Fall, dass eine Hochschaltung aus einer momentan eingelegten Gangstufe (GR) erforderlich ist (d. h., falls bei der momentanen Fahrpedal-/Drosseleinstellung die Motordrehzahl (ES) größer ist als die Hochschaltmotordrehzahl (ESU/S) auf der Schaltpunktprofillinie 60) eine Sequenz zur Identifizierung der gewünschten Hochschaltzielgangstufe (GRTARGET), falls eine derartige existiert, eingeleitet. In einer bevorzugten Ausführungsform wertet die Steuerung in der Folge Gangstufe überspringende Hochschaltungen ohne Hilfsunterstützung und/oder mit Hilfsunterstützung und anschließend einfache Hochschaltungen ohne Hilfsunterstützung und danach durch die Hochschaltbremse unterstützte einfache Hochschaltungen hinsichtlich der Erwünschtheit aus und befielt eine Hochschaltung in die erste mögliche Zielgangstufe, die als erwünscht angesehen wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine maximale Zeitdauer zur Vollendung einer Hochschaltung basierend auf Betrachtungen hinsichtlich der Schaltqualität, des Fahrzeugverhaltens etc. festgelegt. Für Schwerlastkraftwagen kann diese Zeitdauer beispielsweise einen Wert von etwa 0,8 bis 2,0 Sekunden aufweisen.
  • Es wird ein zweiteiliger Durchführbarkeitstest festgelegt:
    • (1) Wird die Motordrehzahl bei den gegebenen momentanen/angenommenen Motor- und Fahrzeugverzögerungsraten einen Synchronwert oberhalb einer vorausgewählten minimalen Motordrehzahl ESMIN erreichen? ESMIN, wird beispielsweise bei ungefähr 1100 bis 1300 U/min gewählt, was für einen gewöhnlichen Dieselmotor für Schwerlastfahrzeuge bei oder in der Nähe einer Drehzahl des Spitzendrehmoments liegt. Die Motorverzögerungsrate kann mit oder ohne den Einsatz der Motorbremsung ausgewertet werden. Diese Logik kann den US-Patentschriften Nr. 5 335 566 und 5 425 689 in größeren Einzelheiten entnommen werden. Die Hochschaltreibungsbremse 26 kann gesondert oder zusätzlich zu einer Motorbremse eingesetzt werden. Die Verwendung von Motorbremsen (die auch als Auspuff- und Jake-Bremsen bezeichnet werden) zur Verbesserung der Hochschaltung ist allgemein bekannt, wie aus der US-Patentschrift 5 409 432 ersicht lich; und
    • (2) Wird das Drehmoment an den Antriebsrädern bei Vollendung eines vorgeschlagenen Hochschaltvorgangs ausreichend Drehmoment für wenigstens eine minimale Fahrzeugbeschleunigung liefern? Vgl. US-Patentschriften Nr. 5 272 939 und 5 479 345.
  • Die Durchführbarkeit kann ferner erfordern, dass angenommen wird, dass eine mögliche Hochschaltung in einer Zeitspanne (T) vollendet wird, die kleiner ist als die maximal akzeptable Zeitdauer (T < TMAX). Falls ein oder mehrere dieser Teile des Durchführbarkeitstests nicht erfüllt ist bzw. sind, ist die vorgeschlagene Hochschaltung zu einer ausgewerteten Zielgangstufe (GR + 1, 2, 3, ...) nicht durchführbar und wird auch nicht befohlen.
  • Um einen maximierten Hochschaltbremseffekt zu erzielen, während die Hochschaltreibungsbremse gleichzeitig thermisch geschützt wird, wird die unter Verwendung der Hochschaltreibungsbremse 26 verfügbare maximale zusätzliche Eingangswellenverzögerung unter Verwendung einer Simulationstechnik berechnet, bei der die erwartete Bremsentemperatur (TEMPP) bei Vollendung eines möglichen Schaltvorgangs gleich einer maximal zulässigen Temperatur gesetzt wird, um einen maximalen zusätzlichen Eingangswellenverzögerungswert zu bestimmen. Wie in der parallel anhängigen Anmeldung mit dem Aktenzeichen US 09/573,873, der US 6 409 629 B und der EP 1 158 218 A beschrieben, kann die vorausbestimmte Temperatur beispielsweise aus der folgenden Beziehung berechnet oder simuliert werden: TEMPMAX = TEMPp = TEMPi + TEMPb – TEMPc wobei:
    TEMPp = vorausbestimmte oder vorausgesagte Bremsentemperatur bei Vollendung eines durch die Hochschaltbremse unterstützen Hochschaltvorgangs;
    TEMPi = anfängliche (gegenwärtige) Bremsentemperatur;
    TEMPb = Temperaturanstieg aufgrund der durch die Bremse unterstützen Hochschaltung;
    TEMPc = Temperaturabfall während der durch die Bremse unterstützten Hochschaltung.
  • TEMPi, die simulierte anfängliche oder gegenwärtige Temperatur der Bremse, ist der größere aus (i) einem minimalen Wert (von ungefähr 200°F) oder (ii) dem zuletzt vorausgesagten Wert, vermindert bei einer ausgewählten Abkühlrate seit der letzten Bremsenbetätigung (beispielsweise um –7°F pro Sekunde).
  • TEMPb, der erwartete Temperaturanstieg aufgrund der Bremsenbetätigung ist eine Funktion einer oder mehrerer der Größen: (i) eine Zielmotorverzögerung, (ii) die natürliche Motorverzögerungsrate, (iii) Motorträgheit (I), die häufig auf dem Datenlink verfügbar ist, (iv) momentane Motordrehzahl (RPM U/min), (v) Schritt der vorgeschlagenen Schaltung, (vi) die Rate der Motorverzögerung und (vii) eine Konstante.
  • TEMPc, die Abkühlung während einer Schaltung mit Hilfsunterstützung ist eine Funktion (i) einer Getriebesumpftemperatur (TEMPs), (ii) einer erwarteten Schaltzeit dauer und (iii) einer zweiten Konstante.
  • Wie ersehen werden kann, kann die erwartete Temperatur der Bremse bei Vollendung einer vorgeschlagenen Schaltung (TEMPp) unter Verwendung verschiedener Systemparameter simuliert und mit einem maximalen Referenzwert (TEMPMAX) (von beispielsweise 350°F) verglichen oder diesem gleichgesetzt werden, um zu bestimmen, ob eine Hochschaltbremsenunterstützung für eine bestimmte Hochschaltung zulässig ist, und/oder um das maximale Maß der zusätzlichen Verzögerung zu bestimmen, die die Bremse ohne eine Gefahr eines übermäßigen Verschleißes oder einer Beschädigung bereitstellen kann.
  • Die zur Simulation der vorhergesagten oder vorausbestimmten Temperatur (TEMPp) verwendeten Parameter können eine oder mehrere der Parameter enthalten: (i) eine simulierte anfängliche Bremsentemperatur, (ii) Zeit seit der letzten Bremsenbetätigung, (iii) eine geschätzte Abkühlrate der Bremse, wenn diese nicht aktiv ist, (iv) Temperatur bei Vollendung wenigstens eines Hochschaltvorgangs mit Hilfsunterstützung, (vi) eine gewünschte Motorverzögerungsrate, (vii) eine Motordrehzahlabfallrate, (viii) momentane Motordrehzahl, (ix) Motorsynchrondrehzahl, (x) Trägheit des Motors, (xi) Gangstufe, (xii) berechnete Schaltzeit, (xiii) Abkühlrate während Bremsenbetätigung und/oder (xiv) verschiedene angenommene Konstanten. Natürlich können weniger oder mehr als die oben angegebenen Parameter dazu verwendet werden, eine erwartete Bremsentemperatur (TEMPp) zu schätzen oder zu simulieren. Eine Temperatursimulationstechnik nach dem Stand der Technik ist der US-Patentschrift 4 576 263 entnehmbar.
  • Die „zusätzliche Verzögerung", die durch die Hochschaltbremse bereitgestellt wird, ist eine Verzögerung in Ergänzung der natürlichen Verzögerungs- oder Abfallrate des Motors. Die Eingangsbremse 26 kann mehrere Grade oder Niveaus der Motordrehzahlverzögerung aufweisen oder kann unendlich viele nützliche Verzögerungsgrade oder -niveaus bieten.
  • In dem hier verwendeten Sinne wird die Verzögerung als eine positive Größe betrachtet, d. h. eine größere Verzögerungskraft ergibt eine positivere oder größere Verzögerung. Beispielsweise stellt –5 U/min/sek2 eine kleinere Verzögerung dar als –10 U/min/sek2.
  • Zusätzlich zu der Berechnung der maximal zulässigen zusätzlichen Motordrehzahlverzögerung, die von der Hochschaltbremse verfügbar ist (MAX DECEL) berechnet oder bestimmt die Steuerlogik ferner:
    • a) die zusätzliche Motordrehzahlverzögerung, die erforderlich ist, um die Schaltung in einer gewünschten Zeit zu vollenden (DESIRED DECEL). Die gewünschte Zeitdauer kann beispielsweise zwischen 1,0 und 1,2 Sekunden betragen; und
    • b) die zusätzliche Motorverzögerung, die erforderlich ist, um die vorgeschlagene Hochschaltung bei einem Wert oberhalb einer ausgewählten Motordrehzahl zu Ende zu führen (REQUIRED DECEL).
  • Die Steuerlogik gibt anschließend Ausgangsbefehlsigna le an die Getriebeschalteinrichtung 52, den Motorcontroller 54 und/oder den Eingangsbremsenaktuator 26A entsprechend der folgenden Logik aus.
  • Falls eine Hochschaltung erforderlich ist, d. h. für den Fall, dass bei einer gegebenen Fahrpedal-/Drosselstellung ES sich rechts von der Hochschaltprofillinie 60 befindet, werden Schaltungen in eine mögliche Zielgangstufe GRT wie folgt ausgewertet:
    • a) Falls die gewünschte Verzögerung kleiner als null ist (DESIRED DECEL < 0), wird anschließend die Schaltung zu GRT ohne die Verwendung der Trägheits- oder Hochschaltbremse 26 eingeleitet.
    • b) Falls die maximale Verzögerung kleiner ist als die erforderliche Verzögerung (MAX DECEL < REQUIRED DECEL), wird die vorgeschlagene Hochschaltung zu GRT nicht eingeleitet.
    • c) Falls die gewünschte Verzögerung größer als null ist (DESIRED DECEL > 0) und die erforderliche Verzögerung kleiner ist als die maximale Verzögerung (REQUIRED DECEL < MAX DECEL) und die gewünschte Verzögerung größer ist als die erforderliche Verzögerung (DESIRED DECEL > REQUIRED DECEL), dann wird die Schaltung zu GRT unter Verwendung der Hochschaltbremse 26 bei einem Verzögerungsniveau für eine gewünschte Verzögerung eingeleitet; und
    • d) Falls die gewünschte Verzögerung größer als null ist (DESIRED DECEL > 0) und die erforderliche Verzögerung kleiner ist als die maximale Verzögerung (REQUIRED DECEL < MAX DECEL) und die gewünschte Verzögerung kleiner ist als die erforderliche Verzögerung (DESIRED DECEL < REQUIRED DECEL), dann soll die Hochschaltung zu GRT unter Verwendung der Hochschaltbremse 26 bei einem Verzögerungsniveau eingeleitet werden, das die erforderliche Verzögerung ergibt.
  • Diese Logik unterscheidet sich von der zur Auswertung möglicher Hochschaltungen, die durch Motorbremsen unterstützt werden, eingesetzten Logik, weil die Verwendung der Motorbremse (gewöhnlich einer Motorkompressionsbremse) für Hochschaltungen aufgrund einer möglicherweise unangenehm geräuschstarken und/oder langsameren und/oder rauen Schaltung nicht die erste Option darstellt und, anders als Verschleiß, kein derartiger Nachteil mit der Verwendung der Hochschaltreibungsbremse 26 verbunden ist.
  • 3A und 3B veranschaulichen die vorliegende Erfindung in Form eines Flussdiagramms.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit einem gewissen Grad an Genauigkeit beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform lediglich zu Beispielszwecken angegeben ist und dass zahlreiche Änderungen hinsichtlich der Form und im Detail möglich sind, ohne dass von dem Rahmen und Schutzumfang der Erfindung, wie sie hier nachfolgend beansprucht ist, abgewichen wird.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Steuern des automatischen Hochschaltens in einem automatisierten, mechanischen Kraftfahrzeuggetriebesystem (10) für ein Kraftfahrzeug mit einem brennstoffgesteuerten Motor (12), mit einem mechanischen Mehrstufengetriebe (14), das eine von dem Motor angetriebene Eingangswelle (18) aufweist, einer Hochschaltreibungsbremse (26) zur wahlweisen Verzögerung der Drehbewegung der Eingangswelle und mit einer Steuereinrichtung (28) zum Empfang von Eingangssignalen (30), zu denen ein oder mehrere Signale gehören, die für die Motordrehzahl (ES), die Eingangswellendrehzahl (IS), für die jeweils eingelegte Gangstufe (GR) und für die Fahrzeuggeschwindigkeit (OS) kennzeichnend sind, und zur Verarbeitung dieser Eingangssignale gemäß logischen Regeln, um Ausgangsbefehlssignale (32) an Getriebesystemaktuatoren zu übermitteln, zu denen ein Getriebeaktuator (52) zum Schalten des Getriebes und ein Bremsenaktuator (26A) zur Betätigung der Bremse gehören, wobei die Bremse wahlweise betätigt wird, um auf die Eingangswelle zur Veränderung der Eingangswellenverzögerung ein jeweils ausgewähltes Maß von Hemmwirkung auszuüben, wobei die logischen Regeln, Regeln beinhalten zum: a) Aufstellen von Kriterien für die Hochschaltmöglichkeit, wobei Hochschaltungen in eine jeweilige Zielgangstufe lediglich dann als durchführbar betrachtet werden, wenn unter jeweils erfassten Kraftfahrzeugbetriebsbedingungen diese Kriterien erfüllt sind und b) Bestimmen, ob beabsichtigte Hochschaltungen möglich sind, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte: (i) Festlegen einer maximal zulässigen Temperatur (TEMPMAX) für die Bremse; (ii) Bestimmen einer erwarteten Eingangswellenverzögerung (DECAY DECEL) bei fehlender Bremsbetätigung; (iii) Bestimmen, unter den gegenwärtigen Kraftfahrzeugbetriebsbedingungen, einer maximalen, zusätzlichen Eingangswellenverzögerung (MAX DECEL) zusätzlich zu der erwarteten Eingangswellenverzögerung, die erreicht werden kann, ohne dass die Temperatur der Bremse beim Abschluss einer Hochschaltung die Maximaltemperatur übersteigt, (iv) Bestimmen einer erforderlichen zusätzlichen Eingangswellenverzögerung (REQ DECEL) zusätzlich zu der erwarteten Eingangswellenverzögerung, die erforderlich ist, um eine Hochschaltung unter den gegenwärtigen Kraftfahrzeugbetriebsbedingungen zu vollenden und den genannten Kriterien zu genügen; (v) wenn die maximale zusätzliche Verzögerung kleiner ist als die erforderliche zusätzliche Verzögerung (MAX DECEL < REQ DECEL), die Hochschaltung verhindern und (vi) Bestimmen einer gewünschten zusätzlichen Eingangswellenverzögerung (DESIRED DECEL) zusätzlich zu der erwarteten Eingangswellenverzögerung, um eine Hochschaltung in weniger als einer Bezugszeitspanne und mit den genannten Kriterien unter den gegenwärtigen Kraftfahrzeugbetriebsbedingungen abzuschließen und (vii) wenn die gewünschte zusätzliche Verzögerung kleiner als Null ist (DESIRED DECEL < 0), dann die Hochschaltung ohne Verwendung der Bremse einleiten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das den weiteren Schritt beinhaltet: (viii) wenn die gewünschte zusätzliche Verzögerung größer ist als die erforderliche zusätzliche Verzögerung (DESIRED > REQ DECEL) dann die Hochschaltung unter Verwendung der Bremse einleiten, um die gewünschte zusätzliche Verzögerung zu erzielen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, das den weiteren Schritt beinhaltet: (ix) Wenn die gewünschte zusätzliche Verzögerung kleiner als die erforderliche zusätzliche Verzögerung (DESIRED DECEL < REQ DECEL) ist, dann die Hochschaltung unter Verwendung der Bremse einleiten, um die erforderliche zusätzliche Verzögerung zu erzielen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bezugszeitspanne etwa 0,8 bis 1,5 Sekunden beträgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bezugszeitspanne etwa 1,2 Sekunden beträgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bestimmung der maximalen zusätzlichen Verzögerung des Schrittes (b) (iii) als Funktion von Systembetriebsparametern bestimmt wird, die zwei oder mehr aufweisen von (a) einer simulierten gegenwärtigen Bremstemperatur (TEMPi); (b) der Zeit seit der letzten Bremsbetätigung (t); (c) der Trägheit des Motors (I); (d) der Getriebesumpftemperatur (TEMPs); (e) der Getriebestufe (R) der gerade betrachteten Hochschaltung; und (f) der Zeit in der erwartet wird, dass die gerade betrachtete Hochschaltung abgeschlossen ist (s).
  7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die genannten Kriterien wenigstens beinhalten zwei von: (a) Hochschaltungen können innerhalb einer Zeit ausgeführt werden, die nicht größer ist als eine vorbestimmte maximal zur Verfügung stehende Zeit (T < TMAX); (b) eine wesentliche Synchronisation kann oberhalb einer vorbestimmten Motordrehzahl erreicht werden; und (c) beim Einlegen der Zielgetriebestufe wird das Fahrzeug wenigstens zu einer vorbestimmten Beschleunigung (dOS/dt) fähig sein.
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