DE60206638T2

DE60206638T2 - Verfahren und vorrichtung zum schalten eines getriebes

Info

Publication number: DE60206638T2
Application number: DE60206638T
Authority: DE
Inventors: Sixten Berglund; Anders Eriksson
Original assignee: Volvo Lastvagnar AB
Current assignee: Volvo Truck Corp
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2002-08-16
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2022-08-17
Also published as: ATE306401T1; SE0102748L; US20040260443A1; SE0102748D0; DE60206638D1; EP1417112A1; EP1417112B1; SE521718C2; US6885928B2; WO2003026914A1

Description

TECHNISCHER BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heraufschalten eines Automatik- oder Halbautomatikgetriebes in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Heraufschalten eines Automatik- oder Halbautomatikgetriebes in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff von Anspruch 8.
STAND DER TECHNIK
Nutzfahrzeuge, solche wie Lastwagen und Busse, sind im Normalfall mit einer Motorbremsfunktion zur Schonung der Radbremsen des Fahrzeugs beim Bremsen ausgerüstet. In diesem Zusammenhang ist es vorbekannt, eine Motorbremswirkung in einer Verbrennungskraftmaschine mittels Anordnen einer Drosselvorrichtung, zum Beispiel in der Gestalt eines Ventils, in der Abgasanlage des Fahrzeugs vorzusehen. Auf diese Weise kann ein bestimmter Teil der Arbeit während des Auspuffhubs des Kolbens zur Erhöhung der Bremswirkung verwendet werden.
Eine weitere Art einer Motorbremse ist eine so genannte Verdichtungsbremse, welche mittels Drosselung eines oder mehrerer Auslassventile des Motors so arbeitet, dass die Luft, welche während des Verdichtungstakts des Motors in dem Verbrennungsraum komprimiert worden ist, teilweise in das Abgassystem ausgelassen wird. Dies bedeutet, dass ein Teil der bei dem Verdichtungshub ausgeführten Kompressionsarbeit nicht während des Auspuffhubs des Motors erneut verwendet wird, was für eine Bremswirkung auf die Kurbelwelle genutzt wird.
Bei einer bekannten Verdichtungsbremse werden die Auslassventile in einer solchen Weise gesteuert, dass die Nockenwelle des Motors mit einem Profil versehen ist, welches mit zumindest einer zusätzlichen Erhebung bzw. Nocke geformt ist, um eine Öffnung des Auslassventils zur Erzeugung einer Bremswirkung zu erreichen. Die Ventile sind mit einem kleinen Spiel ausgebildet, dessen Größe so ausgewählt ist (zusammen mit den Abmessungen der zusätzlichen Nocken), dass die zusätzliche Nocke die Ventile während eines normalen Motorbetriebs nicht beeinflusst. Zu diesem Zweck weist die zusätzliche Nocke eine Erhebungshöhe bzw. Hubhöhe auf, welche im Vergleich mit der regulären Ausstoß- bzw. Auspuffnocke sehr klein ist. Um die zusätzliche Nocke bei einer Motorbremsung betriebsbereit zu machen, das heißt, damit die Auslassventile bei Motorbremsung geöffnet werden können, ist jeder Kipphebelarm mit einer Vorrichtung in der Gestalt eines verlagerbaren Kolbens ausgebildet, der durch Öl in eine hervorstehende Position verlagerbar ist. Dieses bewirkt, dass das Ventilspiel aufgehoben wird, und dass dann die Erhebungshöhe der zusätzlichen Nocke ausreichend ist, um die Auslassventile zu öffnen.
Abgesehen von einer Verwendung als Motorbremsvorrichtung zur Bremsung des Fahrzeugs als solches, das heißt, als eine Ergänzung zu den Radbremsen der Maschine, gibt es auch einen Bedarf zur Nutzung einer Motorbremsvorrichtung, zum Beispiel eine solche wie eine Verdichtungsbremse, während eines Schaltens des Getriebes des Fahrzeugs. Es ist hierbei ersichtlich, dass Nutzfahrzeuge wie Lastwagen und Busse immer häufiger mit automatischen oder halbautomatischen Getrieben ausgerüstet werden. Solche Getriebe können mit herkömmlichen manuellen Getrieben verglichen werden, mit dem Unterschied, dass das Schalten von Gängen mittels Steuervorrichtungen anstelle durch die Hand des Fahrers ausgeführt wird. Die beigefügte 1 stellt die prinzipiellen Phasen im Zusammenhang mit einem Hochschalten (das heißt in einen höheren Gang) in solch einem Getriebe dar. 1 zeigt einen Vergleich zwischen Motordrehmoment und Motordrehzahl über Zeit bei einem gegebenen Motortyp.
Wie aus 1 ersichtlich ist, zeigt Phase „a" eine normale Fahrbedingung bevor ein Schalten eines Gangs eingeleitet wird. Phase „b" stellt die Abnahme des Motordrehmoments dar, sobald die Entscheidung getroffen worden ist, ein Hochschalten auszuführen. Phase „c" zeigt das Lösen einer Klauenkupplung zur Entkopplung des Getriebes vom Motor. Phase „d" zeigt eine Verringerung der Motordrehzahl, um die Motordrehzahl an die zu wählende Getriebeübersetzung anzupassen. Sobald die Motordrehzahl ausreichend verringert ist, kann der neue Gang eingelegt werden. Somit stellt Phase „e" den Eingriff der neuen Klauenkupplung dar. Phase „f" zeigt die Wiederherstellung des Drehmoments, und Phase „g" zeigt eine normale Fahrsituation, nachdem das Schalten des Gangs stattgefunden hat.
Zur Reduzierung des Verlusts von Fahrenergie des Fahrzeugs während eines Hochschaltens ist es vorteilhaft, wenn die Motordrehzahl so schnell wie möglich an die neue Getriebeübersetzung angepasst werden kann. Aus dem Dokument SE-C-502154 ist es bekannt, eine Abgasbremse bei einem Hochschalten selektiv zu gebrauchen, wenn bestimmte Betriebsparameter erreicht sind, um somit eine schnelle Abnahme der Motordrehzahl während des Gangschaltungsvorgangs zu erhalten. Auf diese Weise sinkt der Verschleiß in dem Abgasbremssystem angeblich, da die Verwendung der Abgasbremse nur in einem kleinen Teil der Gesamtanzahl von Hochschaltvorgängen ausgeführt wird.
Aus der schwedischen Patentanmeldung mit der Nummer 9804439-9 ist eine Anordnung zur Motorbremsung in Zusammenhang mit einer Verbrennungskraftmaschine vorbekannt. Diese Anordnung ist zur Motorbremsung mittels Verringerung der Motordrehzahl beim Schalten von Gängen ausgelegt, und weist zu diesem Zweck eine spezielle Vorrichtung auf, welche auf ein Signal anspricht, das als eine Antwort auf eine Notwendigkeit ein Gangschalten zu erreichen und um eine Aufhebung eines Ventilspiels in einem Kipphebel zu erreichen erzeugt wird.
Beim Schalten von Gängen bei einem Motor besteht allgemein ein Wunsch, dass die Zeit der Antriebsleistungsunterbrechung, PCOT (= Power Cut-Off) des Motors, so kurz als möglich gemacht wird. Gemäß dem Stand der Technik wird beim Gangschalten zuerst ein Signal erzeugt, welches angibt, dass das Gangschalten bevorsteht. Nach Einleitung des Gangschaltens und Zurücknahme des Motordrehmoments werden die Umdrehungen pro Minute (rpm = U/min) des Motors bzw. wird seine Drehzahl sukzessiv abnehmen, hauptsächlich auf Grund von Reibungskräften in den beweglichen Teilen des Motors. Schließlich wird eine niedrigere Drehzahl erreicht worden sein, bei welcher das Schalten eines Gangs vervollständigt werden kann. Um zusätzlich die Zeit der Antriebsleistungsunterbrechung während eines Gangschaltens einer Maschine zu verkürzen, kann auch eine Bremsung stattfinden wie oben erwähnt ist.
Ein weiterer Wunsch bzw. Bedarf im Zusammenhang mit Schalten von Gängen besteht darin, dass der Gangschaltungsvorgang immer stattfinden sollte, während optimale Parameter des Motors und des übrigen Fahrzeugs beibehalten werden. Eine Ausführung eines Schaltens eines Gangs kann von einer Anzahl von Parametern beeinflusst werden, solche wie die Steigung der Straße, die Luft und der Rollwiderstand des Fahrzeugs etc., und es gibt natürlich Forderungen, soweit als möglich, nach Vermeidung unvollständigen Schaltens von Gängen und anderen Hauptfunktionen. Wenn zum Beispiel die Zeit der Antriebsleistungsunterbrechung zu lang ist, kann es schwierig sein, überhaupt ein Schalten von Gängen auszuführen, was den Motor bewirkt anzuhalten. Eine weitere Schwierigkeit, die auftreten kann, besteht darin, dass unterschiedliche Motorkombinationen und unterschiedliche Fahrzeuge leichte Variationen bezüglich Leistung und Funktion, einschließlich der Motorbremsfunktion, aufweisen können. Dies bedeutet, dass zum Beispiel ein Gangschalten bei etwas anderen unterschiedlichen Bedingungen bei unterschiedlichen Fahrzeugen ausgeführt werden kann. Somit gibt es einen Bedarf solche individuellen Variationen, die das Gangschalten beeinflussen können, auszugleichen.
EP 925990 offenbart eine Anordnung mit einer Steuereinheit (54), welche zur Steuerung einer Motorbremse ausgelegt ist. Insbesondere ist diese Anordnung zur Bestimmung des Motordrehzahlgradienten (dES/dt) des in Frage kommenden Motors vorgesehen. Zur Optimierung eines Gangschaltens wird ein „Abschaltpunkt" festgelegt, der zum Beispiel auf einer „Motorbremsenreaktionszeit" (T_REACTION) basiert und auch auf dem Motordrehzahlgradienten basiert. Durch Vergleichen eines gemessenen Motordrehzahlgradienten mit einem Referenzwert wird ein Vergleich zwischen der aktuellen Reaktionszeit für die Motorbremse und der erwarteten Reaktionszeit ausgeführt. Wenn der Motordrehzahlgradient größer als ein erster Referenzwert (REF1) oder kleiner als ein zweiter Referenzwert (REF2) ist, wird der Wert der erwarteten Reaktionszeit aktualisiert.
Mit anderen Worten lehrt die EP 925990 wie eine erwartete Reaktionszeit (T_REACTION) festgelegt wird und wie ein „Abschaltpunkt" für die Motorbremse festgelegt wird, welcher auf der Reaktionszeit basiert. Wenn sich der Drehzahlgradient von vorher festgelegten Referenzwerten unterscheidet, wird die Reaktionszeit aktualisiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Motorbremsung während eines Gangschaltens in einem automatischen oder halbautomatischen Getriebe vorzusehen, welches zu einem verlässlichen Gangschaltungsvorgang beiträgt.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung mittels des Verfahrens nach Anspruch 1 gelöst.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung auch mittels der Vorrichtung nach Anspruch 8 gelöst.
Mittels der Erfindung werden bestimmte Vorteile erreicht. Hauptsächlich kann vermerkt werden, dass die Erfindung die Anpassung eines Parameters, der sich auf die abgeleitete Drehzahl des Motors während eines Gangschaltungsvorgangs bezieht, dergestalt ermöglicht, dass das Schalten des Gangs ausgeführt werden kann, während der Motor mit optimaler Leistung betrieben wird.
Mittels dieser Anpassung wird auch ein Ausgleich für individuelle Variationen von unterschiedlichen Motoren und Motorkombinationen so ermöglicht, dass eine äquivalente Motorbremsfunktion auch in dem Fall erreicht werden kann, in welchem kleinere Variationen zwischen verschiedenen Motoren vorhanden sind.
Die Erfindung ist auch für den Ausgleich von den Auswirkungen zum Beispiel eines Motorölwechsels geeignet, was individuelle Variationen zwischen unterschiedlichen Motoranordnungen bewirken kann. Dieser Vorteil der Erfindung ist insbesondere von Bedeutung, da die Zeiten für einen Ölwechsel bei unterschiedlichen Fahrzeugen nicht vorausgesagt werden können.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind den beigefügten abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezugnahme auf ein Beispiel einer bevorzugten Ausführung und auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher erläutert. Hierbei zeigt:
1 eine grafische Darstellung der prinzipiellen Phasen bei einem Hochschalten in einem Getriebe;
2 schematisch eine Vorrichtung zur Aufhebung eines Maschinenspiels in einer Motorbremsvorrichtung des Typs der Verdichtungsbremse;
3a schematisch die Funktion eines Motors bei einem Gangschalten, wobei sich die Motordrehzahl gemäß einem ersten Vorgang ändert;
3b schematisch die Funktion eines Motors bei einem Gangschalten, wobei sich die Motordrehzahl gemäß einem zweiten Vorgang ändert; und
4 ein Flussdiagramm, welches die Funktion der Erfindung bei einem Motorbremsen im Zusammenhang mit ei nem Gangschalten erläutert.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNG
Wie vorher erwähnt zeigt 1 die prinzipiellen Phasen während eines Hochschaltens (das heißt in einen höheren Gang) in der Ausführung von Getrieben, welche ein Gangschalten ausführen, wobei eine Antriebsleistungsunterbrechung auftritt, wie es bei Nutzfahrzeugen üblich ist. 1 zeigt einen Vergleich zwischen Motordrehmoment und Motordrehzahl über Zeit. Phase „a" zeigt eine normale Fahrsituation, bevor ein Gangschalten ausgelöst wird. Da Phase „a" vor dem Hochschalten auftritt, wird die Motordrehzahl normalerweise während dieser Phase zunehmen. Phase „b" zeigt die Zurücknahme des Drehmoments, sobald entschieden worden ist, dass ein Hochschalten stattfinden soll. Ein Zurücknehmen des Drehmoments erfordert eine Anpassung der Drehzahlen der Abtriebswelle von dem Motor und der Eingangs- bzw. Antriebswelle des Getriebes, und kann in einer Vielzahl von Arten in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs beeinflusst werden, in dem das Getriebe angeordnet ist. Phase „c" zeigt das Lösen einer (nicht dargestellten) Klauenkupplung zur Freigabe des Antriebszugs des Motors. In dieser Phase wird die Kraftstoffzufuhr zum Motor begrenzt, um zu verhindern, dass die Motordrehzahl zunimmt. Phase „d" zeigt die Abnahme der Motordrehzahl zur Anpassung der Motordrehzahl an die Getriebeübersetzung, die ausgewählt werden soll. Es ist hauptsächlich die Zeit, welche benötigt wird, um die gewünschte bzw. Soll-Motordrehzahl zu erreichen, welche festlegt, wie schnell ein Hochschalten ausgeführt werden kann. Sobald die Motordrehzahl ausreichend reduziert worden ist, kann der neue Gang in Eingriff kommen. So zeigt Phase „e" das Eingreifen der neuen Klauenkupplung. Phase „f" zeigt die erneute Einkupplung des Drehmoments, und „g" zeigt schließlich einen normalen Fahrzustand, nachdem das Gangschalten stattgefunden hat.
Zum Erreichen der notwendigen Abnahme der Motordrehzahl während Phase „d" (siehe 1) wird ein spezielles Steuerventil vorzugsweise benutzt, wie aus dem Folgenden ersichtlich wird. Auf diese Weise wird eine schnelle Ausführung eines Gangschaltens ermöglicht.
Die Erfindung ist insbesondere dazu vorgesehen, im Zusammenhang mit Getrieben gebraucht zu werden, die nicht synchronisiert sind. Zusätzlich ist die Erfindung zur Verwendung im Zusammenhang mit einem Ventilmechanismus 1 vorgesehen, wie aus 2 ersichtlich ist. Dieser Ventilmechanismus ist eine modifizierte Version der Vorrichtung zur Aufhebung eines Ventilspiels aus der US-A-5 193 497, deren Inhalt in dieser Anmeldung als eine Bezugnahme eingeschlossen ist. Die Funktion dieses Ventilmechanismus ist auch aus der schwedischen Patentanmeldung 8904439-9 vorbekannt.
2 zeigt somit einen Ventilmechanismus 1 für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei der Ventilmechanismus 1 zum Gebrauch im Zusammenhang mit einer Motorbremse geeignet ist. Der Mechanismus 1 weist eine Nockenwelle 2 auf, welche über eine zylindrische Rolle 3 eine Drehbewegung auf einen Kipphebel 4 überträgt. Der Kipphebel 4 ist auf einer hohlen Kipphebelwelle 5 angeordnet, welche zu einer Montage auf einem nicht dargestellten Zylinderkopf in einer geeigneten Weise vorgesehen ist, zum Beispiel mittels Bolzen. Die Drehbewegung wird von der Nockenwelle 2 in einer herkömmlichen Weise über eine Transmission von der Kurbelwelle des Motors (nicht dargestellt) weitergeleitet.
Die Bewegung, welche von der Nockenwelle 2 auf den Kipphebel 9 übertragen wird, wird in der Hauptsache von einer ersten Erhebung bzw. Nocke 2a gesteuert, welche aus einer Auspuffnocke zur Öffnung des Auslassventils zu einem geeigneten Zeitpunkt besteht. Weiterhin ist die Nockenwelle 2 mit zumindest einer, gemäß der Ausführung mit zwei, zusätzlichen Nocke 2b, 2c versehen, von denen eine erste zusätzliche Nocke 2b aus einer Ladenocke besteht, welche bei Aktivierung einer Motorbremsfunktion die Aufgabe hat, das Auslassventil am Ende des Ansaughubs bzw. -takts des Motors zu öffnen, und es zu Beginn des Verdichtungshubs offen zu halten. Die zweite zusätzliche Nocke 2c ist eine Dekompressionsnocke, welche längs der Nockenwelle 2 so angeordnet ist, dass sie das Auslassventil am Ende des Verdichtungshubs öffnet. Die Erhebungshöhe beziehungsweise Hub der zusätzlichen Nocken 2b, 2c ist sehr klein im Vergleich zur Erhebungshöhe der ersten normalen Nocke 2a.
Im Prinzip kann die Nockenwelle 2 so angeordnet sein, dass sie in jeder Richtung drehbar ist. Die zwei zusätzlichen Nocken 2b, 2c sind gemäß der ausgewählten Drehrichtung geformt und dimensioniert.
Die Bewegung des Kipphebels 4 wird über Übertragungsvorrichtung 6 und ein halbkugelförmiges Steuerelement 7 auf ein Joch 8 übertragen, welches entlang einer Führungsschiene S auf dem Zylinderkopf verlagerbar ist. In der dargestellten Ausführung wirkt das Joch 8 auf zwei Ventilrohre 9. Jedes Ventilrohr ist in einer üblichen Weise von einer Ventilfeder 10 umgeben. Abgesehen von diesen beiden Ventilfedern 10 ist eine Feder 11 unter dem Joch 8 angeordnet. Der Zweck dieser Feder besteht darin, das Joch in einer solchen Stellung beizubehalten, dass das Spiel, welches immer in einem Ventilmechanismus dieser Art vorkommt, zwischen den Ventilrohren 9 und der unteren Seite des Jochs 8 auftritt.
Der oben beschriebene Ventilmechanismus kann mit unter Druck stehendem Öl versorgt werden, welches in den Hohlraum der Kipphebelwelle 5 mittels einer geeigneten Steuerventilvorrichtung gespeist wird. Eine solche Vorrichtung ist als solche aus der schwedischen Patentanmeldung 9804439-9 vorbekannt und wird aus diesem Grund unten nicht detailliert erläutert. Es kann jedoch erwähnt werden, dass die bekannte Steuerventilvorrichtung zur Lieferung von Öl bei einem geeigneten Druck zu der Kipphebelwelle mittels Steuerung durch ein Steuersystem (nicht gezeigt) ausgelegt ist, welches seinerseits zum Beispiel eine Motorsteuereinheit und eine Übertragungssteuereinheit aufweisen kann. Die Steuerung mittels des Steuersystems ist dann zur Auslösung einer Aktivierung der Steuerventilvorrichtung ausgebildet, wenn das Schalten von Gängen stattfindet. Während einer solchen Auslösung des Gangschaltens wird unter Druck stehendes Öl in die Kipphebelwelle 5 und weiter längs eines Kanals 13 in jeden Kipphebel 4 eingespeist. Das Öl beeinflusst dann die Übertragungsvorrichtung 6, welche am Ende des Kipphebels über den Ventilrohren 9 angeordnet ist. Die Übertragungsvorrichtung 6 besteht in geeigneter Weise aus einem Kolben 14, welcher in zwei Stellungen aktiv ist und zwischen diesen verlagerbar ist, welche eine eingezogene Stellung und eine ausgerückte Stellung sind. Bei normalen Betriebsbedingungen wird Öl in die Kipphebelwelle 5 bei ungefähr 1 bar eingespeist. Bei solchen Druckbedingungen wird der Kolben 14 in seiner eingezogenen Stellung mittels der Feder 11 gehalten, welche auf das Joch 8 einwirkt.
Wenn eine zusätzliche Bremswirkung benötigt wird, steuert das oben genannte Steuersystem die Steuerventilvorrichtung zur Einspeisung von Öl in den Kipphebel 5 unter einem höheren Druck, zum Beispiel bei 2 bar. Auf diese Weise wird eine Bremswirkung erreicht, da der Kolben 14 seine ausgefahrene Stellung einnimmt, bei welcher ein Ventilspiel aufgehoben ist. So wird, wie als solches vorbekannt ist, ein steuerbares Ventil verwendet, um eine Motorbremswirkung zu erhalten, wenn ein Gangschalten ausgelöst wird.
Zur Angabe, dass ein Gangschalten stattfinden soll, kann das Steuersystem eine Vielzahl von verschiedenen Parametern (separat oder in Kombination) benutzen, zum Beispiel Signale, die sich auf die Drehzahl und das Drehmoment des Motors, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und die Ist-Positionen der Pedale des Fahrzeugs beziehen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Ausführung mit diesen Signalen allein beschränkt, sondern sie kann ebenso mit anderen Signalen verwendet werden, welche eine Angabe darüber machen, dass ein Gangschalten notwendig ist, und dass eine Motorbremsung somit wichtig ist. Nachdem ein Gangschalten durchgeführt worden ist, wird der Kolben 14 in dem Kipphebel wieder ein Ventilspiel zulassen, welches dem entspricht, dass eine Motorbremsung nicht länger erreicht wird. Auf diese Art und Weise wird die Motorbremsung beendet und das Motordrehmoment kann wieder eingekuppelt bzw. in Eingriff gebracht werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail beschrieben. Oben wurde erwähnt, dass es einen Bedarf nicht nur für ein Gangschalten in kürzest möglicher Zeit gibt, sondern dass ein solches Gangschalten auch stattfinden sollte, während dessen eine optimale Leistung des Motors, des Getriebes und des übrigen Fahrzeugs beibehalten wird. Diese Probleme werden nun mit Bezugnahme auf 3a erläutert, welche ein schematisches Diagramm ist, das den Zusammenhang zwischen Zeit t (die x-Achse) und der Drehzahl n (die y-Achse) einer Maschine bzw. eines Mo tors darstellt. Aus den schematischen Kurven in der Figur kann ersehen werden, dass das Gangschalten eines Motors durch einen Übergang von einer ersten Fahrbedingung, die mit dem Bezugszeichen 15 versehen ist, auf eine zweite Fahrbedingung 16 initiiert wird, wobei die erste Fahrbedingung 15 eine normale Betriebsbedingung ist, welche im Wesentlichen der Phase „a" nach 1 entspricht, wobei der Motor mit einer bestimmten Drehzahl n₁ gefahren werden kann.
Wenn ein Gangschalten ausgelöst wird, was mit dem Bezugszeichen 17 angegeben ist, wird die Drehzahl n des Motors fortschreitend abnehmen. Die Drehzahl wird dann auf einen niedrigere Drehzahl n₂ abfallen, welche als eine gewünschte bzw. Soll-Drehzahl betrachtet werden kann, bei der das in Frage stehende Gangschalten ausführbar ist. Der Wert der Soll-Drehzahl n₂ seinerseits hängt von verschiedenen äußeren Verhältnissen ab, solche wie zum Beispiel die Steigung der Straße, der Rollwiderstand und die Zeit der Antriebsleistungsunterbrechung. Wenn keine Motorbremsfunktion, zum Beispiel der Art einer Verdichtungsbremse, benutzt wird, wird die Absinkrate der Drehzahl n hauptsächlich durch den Einfluss der Reibungskräfte bestimmt, welche gegen die beweglichen Teile des Motors arbeiten. Wenn keine aktive Motorbremse verwendet wird, wird die Änderung von der ersten Drehzahl n₁ auf die zweite n₂ somit in einem bestimmten Zeitabschnitt stattfinden, der in 3 als t₁ bezeichnet ist.
Wenn jedoch eine zusätzliche Motorbremse (zum Beispiel eine Verdichtungsbremse) verwendet wird, wird die Drehzahl n des Motors bedeutend schneller von der ersten Drehzahl n₁ auf die zweite Drehzahl n₂ abfallen als es ohne Motorbremse der Fall ist. Dieser relativ schnelle Vorgang ist in 3a mit dem Bezugszeichen 18 angegeben. In größerem Detail wird das Motor bremsen dann zu einem Zeitpunkt beendet, bevor die Soll-Drehzahl n₂ erreicht ist, wie mit dem Bezugszeichen 19 angegeben ist, da die Wirkung des Motorbremsens für einen kurzen Augenblick bestehen bleibt, nachdem es abgeschaltet worden ist. Schließlich wird die zweite Drehzahl n₂ in einem bestimmten Zeitabschnitt t₂ erreicht, welcher bedeutend kürzer ist als der korrespondierende Zeitabschnitt (t₁), in welchem keine Motorbremsung benutzt wird.
Abgesehen von dem Wunsch nach einer kurzen Zeit der Antriebsleistungsunterbrechung PCOT beim Betrieb des Motors ist es auch wünschenswert, so wenige auftretende Fehlfunktionen wie möglich in Verbindung mit einem Gangschalten zu haben. Zum Beispiel kann eine zu lange Unterbrechungszeit unnötigen Zeitverbrauch nach einem ansonsten schnellen Gangschalten bis zu dem Zeitpunkt bewirken, wenn ein Motordrehmoment wieder in Eingriff gebracht wird. Eine sehr lange Unterbrechungszeit kann auch in einigen Fällen ein gewünschtes Gangschalten unmöglich machen.
Vor einem Schalten eines Gangs wird ein Wert einer erwarteten Drehzahlableitung ESG_e (erwarteter Motordrehzahlgradient) für die Verringerung der Drehzahl während des Gangschaltens benutzt. Ein Wert, der diese erwartete Drehzahlableitung ESG_e betrifft, wird dann in einer (nicht dargestellten) Steuereinheit gespeichert, welche entsprechend zu dem oben Erläuterten in der Steuerung eines bestimmten Gangschaltungsvorgangs verwendet wird. Der Erfindung liegt ein Basisprinzip zugrunde, dass die Messung der Ist-Drehzahlableitung ESG_m (gemessener Motordrehzahlgradient) des Motors während des Gangschaltungsvorgang ausgeführt wird und – wenn die letztere gemessene Ableitung zu viel von der erwarteten Ableitung abweicht – eine Aktualisierung des gespeicherten Werts hinsichtlich der erwarteten Ab leitung bewirkt.
Bei dem Vorgang nach 3a fällt die Drehzahl n des Motors von der ersten Drehzahl n₁ auf die zweite Drehzahl n₂ in einer im Wesentlichen linearen Weise ab, das heißt wie aus dem Bezugszeichen 18 ersichtlich ist. In 3b ist der Zusammenhang zwischen Zeit t (die x-Achse) und der Drehzahl n (die y-Achse) eines Motors in einem wechselnden Vorgang dargestellt, welcher im Wesentlichen dem in 3a gezeigten entspricht, aber in welchem die Drehzahl n des Motors nicht linear von der ersten Drehzahl n₁ auf die zweite Drehzahl n₂ abfällt, sondern stattdessen während des Gangschaltungsvorgangs verändert wird. Dieses ist mit dem Bezugszeichen 18' in 3b gezeigt. Daraus ist es ersichtlich, dass der Übergang zwischen einer ersten Fahrbedingung 15 und einer zweiten Fahrbedingung 16 auf einer Anzahl von Wegen stattfinden kann. Die Messung gemäß der Erfindung der Drehzahlableitung des Motors weist als ihre Hauptaufgabe eine Schätzung der durchschnittlichen Drehzahlgradienten (das heißt die durchschnittliche Drehzahlabnahme der Motordrehzahl) zwischen einem Start- und einem Endpunkt auf. Der Startpunkt entspricht dann der Auslösung eines Gangschaltungsvorgangs, und der Endpunkt entspricht dem, dass der Motor seine Soll-Drehzahl erreicht hat, und das Gangschalten vervollständigt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun ausführlich mit Bezugnahme auf 4 beschrieben, welche ein vereinfachtes Flussdiagramm ist, das darstellt, wie die Erfindung beim Schalten eines Gangs verwendet wird. Das Gangschalten wird auf eine Weise ausgelöst, welche vorher erwähnt worden ist, nämlich durch ein Signal von einer Steuereinheit, welche ein Steuerventil aktiviert, zum Beispiel von der Ausführung, die oben beschrieben worden ist. Wie im Block 20 in 4 angegeben ist, wird der Gangschaltungsvorgang dann mit einer Steuerfunktion ausgelöst, um sicherzustellen, dass der in Frage kommende Motor die korrekte Temperatur aufweist und ansonsten auch in einem Zustand ist, der ein Gangschalten unter Verwendung der zusätzlichen Motorbremse gestattet. Es wird hier angenommen, dass vorgesehen ist, dass der Gangschaltungsvorgang mit einer erwarteten Abfallrate für die Drehzahl des Motors stattfindet, das heißt eine erwartete Drehzahlableitung ESG_e. Ein Wert gemäß dieser Drehzahlableitung wird dann in der Steuereinheit gespeichert. Wenn die Funktion des Motors als gut erachtet wird, wird das Gangschalten ausgelöst. Die Auswahl eines Gangschaltungsvorgangs (zum Beispiel zwischen den Gängen ein Schalten ausgeführt werden soll) kann mittels einer Festlegung der Zeit der Antriebsleistungsunterbrechung (PCOT) bestimmt werden. Die PCOT wird festgelegt, indem die erwartete Drehzahlableitung ESG_e als ein Startpunkt verwendet wird. In Abhängigkeit von der Länge der Zeit der Antriebsleistungsunterbrechung wird festgelegt, zwischen welchen Gängen ein versuchter Gangschaltungsvorgang ausgeführt werden sollte. Alternativ können weitere Faktoren, solche wie zum Beispiel der aktuelle Gang des Getriebes, das Gewicht des Fahrzeugs, die Eigenschaften des Motors, die Steigung der Straße und die Stellung des Gaspedals, den Gangschaltungsvorgang beeinflussen. Zum Beispiel kann das Gangschalten während eines Hochschaltens bei relativ hoher Drehzahl auf einer steilen Steigung in Abhängigkeit von der Zeit der Antriebsleistungsunterbrechung mit einer oder zwei Gangstufen ausgeführt werden.
Während des Gangschaltungsvorgangs wird ein Messen der aktuellen bzw. Ist-Drehzahlableitung ESG_m (Block 21) vorgenommen. Dieses Messen, das einer Berechnung von
entspricht, resultiert in einem aktuellen Wert, der ei ne gemessene Drehzahlableitung ESG_m betrifft, das heißt die „gesamte" Ableitung während der in Frage kommenden Antriebsleistungsunterbrechung. Von diesem Wert kann auch gesagt werden, dass er einem durchschnittlichen Drehzahlgradienten zwischen einem Startpunkt und einem Endpunkt entspricht, wobei der Startpunkt seinerseits einer Auslösung des Gangschaltungsvorgangs entspricht und der Endpunkt im richtigen Zeitpunkt dem entspricht, dass der Motor die Solldrehzahl erreicht hat und das Gangschalten vervollständigt werden kann. Wenn zum Beispiel die gemessene Drehzahlableitung ESG_m relativ gering ist, kann daraus zu sehen sein, dass eine reduzierte Motorbremswirkung vorhanden ist. Dieses beeinflusst die Möglichkeiten einer problemlosen Ausführung besagten ablaufenden Gangschaltung.
Diesem folgend (Block 22) findet ein Vergleichen zwischen der gemessenen Drehzahlableitung ESG_m und der erwarteten Drehzahlableitung ESG_e statt. Wenn der absolute Wert der Differenz zwischen der gemessenen Drehzahlableitung ESG_m und der Drehzahlableitung ESG_e einen vorher festgelegten Schwellwert x überschreitet, wird eine Anpassung oder eine Aktualisierung des Wertes der erwarteten Drehzahlableitung ESG_e gemäß der Erfindung vorgenommen. Dieses findet seinerseits dadurch statt, indem in der gespeicherten Einheit ein neuer Wert gespeichert wird, der die erwartete Drehzahlableitung ESG_e betrifft (Block 23). Der Wert der gemessenen Drehzahlableitung ESG_m kann dann entweder durch die vorherigen erwarteten Drehzahlableitung ESG_e direkt ersetzt werden, oder der letztere Parameter kann stufenweise oder sukzessive so geändert werden (über einen bestimmten Zeitabschnitt), dass er schließlich einen Wert erreicht, der zu der gemessenen Drehzahlableitung ESG_m korrespondiert.
Der oben erwähnte Schwellwert x wird auf eine geeignete Höhe gesetzt, und liegt zum Beispiel in der Größenordnung von 10 des Wertes der erwarteten Drehzahlableitung ESG_e. Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf diesen Wert eingeschränkt.
Wenn eine sukzessive Änderung des Wertes der erwarteten Drehzahlableitung ESG_e stattfindet, kann diese in der Form einer stufenweisen Erhöhung von dem Wert der vorher erwarteten Drehzahlableitung ESG_e bis zu dem Wert der gemessenen Drehzahlableitung ESG_m während eines bestimmten Zeitabschnitts erfolgen. Als eine Alternative zu einer stufenweisen Erhöhung kann auch zum Beispiel eine exponenzielle Erhöhung bis zu dem Wert erfolgen, der zu der gemessenen Drehzahlableitung ESG_m korrespondiert. Zum Beispiel kann die Anpassung dergestalt erfolgen, dass ein neuer „angepasster" Wert aus der Summe von 90% des vorherigen Werts und von 10% des gemessenen Wertes besteht. Als eine weitere Alternative kann die Erhöhung gemäß einem Übergangsprozess stattfinden, in welchem der vorherige Wert der erwarteten Drehzahlableitung ESG_e zuerst rechtzeitig auf einen Wert ansteigt, welcher sogar die gemessene Drehzahlableitung ESG_m übersteigt, aber welcher sich während eines bestimmten Zeitabschnitts einem Wert „anpasst", der zu der gemessenen Drehzahlableitung ESG_m korrespondiert. Die Anpassung kann auch zum Beispiel auf einem Durchschnittswert einer Anzahl von gemessenen Drehzahlableitungen basieren (zum Beispiel während der letzten fünf Gangschaltungsvorgänge), welche die Basis eines neuen erwarteten Werts ESG_e bilden. Unabhängig davon, welcher Änderungs- oder Übergangsvorgang benutzt wird, wird der vorherige Wert der erwarteten Drehzahlableitung ESG_e schließlich durch einen Wert ersetzt worden sein, der zu vorher gemessenen Werten korrespondiert, welche die Drehzahlableitung betreffen.
Wenn der Wert der erwarteten Drehzahlableitung ESG_e durch einen neuen angepassten Wert gemäß dem Obigen ersetzt worden ist, wird der Vorgang bzw. das Verfahren beendet. Vor dem nächsten Gangschalten wird ein neuer Wert hinsichtlich der erwarteten Drehzahlableitung ESG_e verwendet werden, wenn das Gangschalten ausgelöst wird. Dieser neue Wert wird dann auf das angepasst, was während des vorherigen Gangschaltens stattgefunden hat. Da das System auf diese Art und Weise frühere Ereignisse im Zusammenhang mit Gangschalten in Betracht zieht, kann das Risiko von möglichen Fehlern und Unregelmäßigkeiten (zum Beispiel zu frühes oder zu spätes Gangschalten, schlechte Fahrbedingungen, unvollständiges Gangschalten, usw.) im Zusammenhang mit Gangschalten schrittweise verringert und vielleicht sogar aufgehoben werden.
In normalen Fällen wird das oben beschriebene Verfahren (siehe auch 4) während ungefähr 5 bis 15 Minuten Fahrens mit einer Anzahl von Gangschaltungen wiederholt worden sein, bevor die Anpassung zu einem gut funktionierenden Wert der erwarteten Drehzahlableitung ESG_e geführt hat. Dieser wird dann an die in Frage kommende Motoranordnung korrekt angepasst. Der erhaltene Wert kann in einer Speichereinheit gespeichert werden und einen Anfangswert beim nächsten Fahren des Fahrzeugs bilden, aber dieses ist nicht immer notwendig.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführung beschränkt, sondern kann innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche variiert werden. Zum Beispiel kann die Erfindung in verschiedenen Fahrzeugtypen verwendet werden, zum Beispiel in Lastwagen und Personenwagen. Zusätzlich kann die Erfindung in verschiedenen Ausführungen von Motorbremsvorrichtungen benutzt werden, das heißt in anderen Vorrichtungen als in der oben beschriebenen Verdichtungsbremsvorrichtung. In größerem Detail kann die Erfindung in solchen Motorbremsvorrichtungen verwendet werden, in welchen eine Messung der Drehzahlableitung des Motors (Motordrehzahlgradient) erhalten werden kann. Zum Beispiel kann die Erfindung in Anwendungen benutzt werden, in denen elektrische oder hydraulische Hauptaktuatoren verwendet werden. Die Erfindung kann auch in so genannten ISG-Anordnungen zur Anwendung kommen, das heißt Anordnungen mit einem integrierten Anlasser und Generator, welcher zur Erzielung einer Bremswirkung benutzt werden kann.

Claims

Verfahren zum Heraufschalten eines Automatik- oder Halbautomatikgetriebes, das mit einem Motor verbunden ist, der mit einer zusätzlichen Motorbremse ausgestattet ist, mit folgenden Verfahrensschritten: – Bestimmen eines erwarteten Motordrehzahlgradienten (ESG_e), der in einer Kontrolleinheit gespeichert wird, und – Auslösen und Durchführen eines Hochschaltens von einem Zustand zu einem anderen Zustand, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Verwenden des gespeicherten Motordrehzahlgradienten (ESG_e) um die Motordrehzahl beim Heraufschalten zu reduzieren, – Messen des vorhandenen Motordrehzahlgradienten (ESG_m) beim Heraufschalten, – Berechnen eines Differenzwertes, der der Differenz zwischen dem gemessenen Motordrehzahlgradienten (ESG_m) und dem erwarteten Motordrehzahlgradienten (ESG_e) entspricht, und – Aktualisierung des erwarteten Motordrehzahlgradienten (ESG_e) zu einem neuen, der dem gemessenen Motordrehzahlgradienten (ESG_m) genauer entspricht, wenn der Differenzwert einen vorher festgelegten Grenzwert (x) überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktualisierung durchgeführt wird, indem der erwartete Motordrehzahlgradient (ESG_m) direkt nach der Berechnung mit dem gemessenen Motordrehzahlgradienten (ESG_m) ersetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktualisierung durch einen sukzessiven Wechsel von dem erwarteten Motordrehzahlgradienten (ESG_e) in Richtung eines Wertes, der dem gemessenen Motordrehzahlgradienten (ESG_m) entspricht, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der sukzessive Wechsel schrittweise durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der sukzessive Wechsel kontinuierlich durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der sukzessive Wechsel durchgeführt wird, indem der erwartete Motordrehzahlgradient (ESG_e) mit einem Wert ersetzt wird, der einem Durchschnittswert einer vorher festgelegten Anzahl von Werten des gemessenen Motordrehzahlgradienten (ESG_m) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es das Bremsen unter Verwendung der zusätzlichen Motorbremse aufweist.
Vorrichtung zum Hochschalten eines Automatik- oder Halbautomatikgetriebes, das mit einem Motor verbunden ist, der mit einer zusätzlichen Motorbremse ausgestattet ist, die eine Kontrolleinheit zum Auslösen und Durchführen eines Hochschaltens von einem Zustand zu einem anderen Zustand und zum Speichern eines erwarteten Motordrehzahlgradienten (ESG_e) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Vorrichtung – für die Verwendung des gespeicherten erwarteten Motordrehzahlgradienten (ESG_e) zum Vermindern der Motordrehzahl beim Heraufschalten vorgesehen ist und – Mittel zum Messen des vorhandenen Motordrehzahlgradienten (ESG_m) beim Heraufschalten aufweist, – wobei durch die Kontrolleinheit, – ein Differenzwert berechenbar ist, der der Differenz zwischen dem gemessenen Motordrehzahlgradienten (ESG_m) und dem erwarteten Motordrehzahlgradienten (ESG_e) entspricht, und – der erwartete Motordrehzahlgradient (ESG_e) mit einem neuen aktualisierbar ist, der dem gemessenen Motordrehzahlgradienten (ESG_m) entspricht, wenn der Differenzwert einen vorher festgelegten Grenzwert (x) überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Kontrolleinheit für das Auslösen eines Motorbremsens des Motors vorgesehen ist.