DE69203932T2

DE69203932T2 - Auf der Drehmomentwandler-Schlupfgeschwindigkeit basierender Herunterschaltvorgang unter Last mit einem Überspringen von Gängen.

Info

Publication number: DE69203932T2
Application number: DE69203932T
Authority: DE
Inventors: Mark David Boardman
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1991-05-09
Filing date: 1992-04-21
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2012-04-22
Also published as: ES2075619T3; JPH05157162A; US5274553A; DE69203932D1; EP0512705A3; EP0512705A2; KR920021899A; KR0144556B1; EP0512705B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Verwandte Anmeldungen

Diese Anmeldung steht mit dem parallel anhängigen Europäischen Patentanmeldungen:
EP-A-0 512 707 mit dem Titel FEHLERTOLERANTES VERFAHREN / SYSTEM ZUM SCHALTEN LEDIGLICH DER BEREICHSGRUPPE,
EP-A-0 512 706 mit dem Titel VERFAHREN / SYSTEM ZUR FEHLERFESTSTELLUNG UND FEHLERTOLERIERUNG BEI DER DROSSELSTEUERUNG,
EP-A-0 512 727 mit dem Titel STEUERVERFAHREN / SYSTEM ZUM ZAUNEINGRIFF,
EP-A-0 512 728 mit dem Titel STEUERVERFAHREN / SYSTEM ZUM WEICHEN HOCHSCHALTEN,
EP-A-O 512 708 mit dem Titel VERFAHREN / SYSTEM ZUM VERBUNDSCHALTEN UNTER LAST UND
EP-A-0 512 726 mit dem Titel STEUERSTRATEGIE ZUR DREHMOMENTBEGRENZUNG IM ANTRIEBSSTRANG UNTER VERWENDUNG DER MOTORSTEUERUNG VOM TYP SAE J1922
in Beziehung.

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem und ein Steuerverfahren zum Steuern des Betriebes eines automatisierten mechanischen Getriebesystemes, vorzugsweise der Bauart, die einen Motor, einen Drehmomentwandler, eine Überbrückungs/Trennkupplungseinrichtung, eine Servosynchronisiereinrichtung und ein mechanisches Getriebe enthält.
Gegenstand der Erfindung sind insbesondere ein Steuersystem / Verfahren für ein automatisiertes Getriebesystem, wie oben beschrieben, bei dem die Auswahl eines Zielganges während eines Zurückschaltens unter Last eine Funktion mehrerer Parameter einschließlich des Schlupfes des Drehmomentkonverters, der Fahrzeugverlangsamung, der Fahrhebelposition und der gegenwärtig eingelegten Gangstufe ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Mechanische Getriebesysteme der Verbundbauart mit Bereichsgruppe, Splitgruppe oder kombinierter Bereichs- und Splitgruppe sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie mit Bezug auf die US-Patente Nr. 4.788.889, 4.754.665 und 4.735.109 ersichtlich ist.
Automatische mechanische Getriebesysteme mit mechanischen Getrieben, Steuerungen und Aktuatoren zum automatischen Schalten derselben, die üblicherweise gemäß erfaßter Eingangssignale und vorbestimmter logischer Regeln elektronisch gesteuert werden, sind bekannt. Beispiele für solche Systeme sind aus den US-Patenten Nr. 4.648.290, 4.595.986, 4.527.447, 4.711.141, 4.792.901, 4.361.060, 4.140.031 und 4.081.065 ersichtlich. Solche Systeme sind außerdem aus dem SAE Dokument Nr. 831776 mit dem Titel "STEUERUNGEN FUR AUTOMATISCHE MECHANISCHE GETRIEBE" ersichtlich.
Wie mit Bezug auf die US-Patente Nr. 4.922.425, 4.849.899 und 4.899.279 ersichtlich ist, sind fehlertolerante logische Abläufe für automatische Getriebe bekannt.
Außerdem sind automatische Getriebesysteme mit einem zwischen einem Antriebsmotor und einem mechanischen Gangwechselgetriebe angeordneten Drehmomentwandler und/oder mit einer Wandlerüberbrückungs- u. Verriegelungseinrichtung bekannt, wie aus den US-Patenten Nr. 3.593.596, 4.261.216, 4.271.724, 4.351.205 und 4.375.171 ersichtlich ist.
Automatische mechanische Getriebesysteme mit Servosynchronisiereinrichtungen, d.h. Einrichtungen, die unabhänigig von der Motordrehzahl ein Verzögern oder Beschleunigen der Eingangswelle erbringen und keine Manipulation der Motordrehzahl erfordern, um die Klauenkupplungsmittel des Getriebes zu synchronisieren, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispiele solcher Systeme sind aus den US-Patenten Nr. 3.478.851, 4.023.443, 4.140.031 und 4.614.126 ersichtlich.
Automatische mechanische Getriebesysteme, die sowohl eine Servosynchronisiereinrichtung als auch einen, zwischen einem Antriebsmotor und der Getriebeeingangswelle angeordneten, Drehmomentwandler sowie eine Wandlerüberbrückungs/Trennkupplungseinrichtung aufweisen, sind bekannt. Beispiele solcher Systeme sind aus den US-Patenten Nummern 4.784.019 und 4.860.861 sowie aus dem SAE Dokument Nr. 881830 bekannt, das den Titel "THE EATON CEEMAT (CONVERTER ENHANCED ELECTRONICALLY MANAGED AUTOMATIC TRANSMISSION)".
Mit solchen Getriebesystemen werden automatische mechanische Getriebesysteme erhalten, die ein mechanisches Gangwechselgetriebe einer Bauart nutzen, die identisch oder im wesentlichen identisch mit der Bauart von Getrieben sind, die zur manuellen Schaltung vorgesehen sind, sie erbringen die Vorteile eines Drehmomentwandlers beim Anfahren sowie die Vorzüge einer nicht schlüpfenden Verbindung zwischen dem Motor und dem Getriebe bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. höheren Gangstufen und sie erbringen eine relativ schnelle Synchronisation der formschlüssigen Klauenkupplungen des Getriebes. Indem ein automatisches mechanisches Getriebesystem vorgesehen worden ist, das auf dem gleichen oder im wesentlichen dem gleichen mechanischen Gangwechselgetriebe basiert, das bei manuell geschalteten Getriebesystemen verwendet wird, werden Kosteneinsparungen beim Herstellen, bei der Entwicklung und der Wartung erhalten. Zu dem Getriebe sind, falls notwendig, Schalteinrichtungen hinzugefügt, die zur automatischen Steuerung von Magnetspulenventilen oder ähnlichem geeignet sind. Ein Beispiel einer solchen Schalteinrichtung ist aus den o.g. US-Patenten Nr. 4.361.060 und 4.899.607 und US-Patenten Nr. 4.873.881, 4.722.237 und 4.445.393 ersichtlich. Außerdem ist eine Servosynchronisiereinrichtung, wie sie in den o.g. US- Patenten Nr. 4.614.126, 3.478.851 oder 4.023.443 geoffenbart ist, zur Synchronisierung der formschlüssigen Klauenkupplungen des Getriebes hinzugefügt.
Zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe ist ein kraftübertragender Drehmomentwandler angeordnet. Es ist eine Überbrückungs- und Trennkupplungsanordnung für den Drehmomentwandler vorgesehen, die eine erste und eine zweite gesonderte, unabhängig betätigbare Kupplung, vorzugsweise eine Reibungskupplung, aufweist, um das von dem Drehmomentwandler getriebene Teil oder die Turbine mit der Getriebeeingangswelle zu kuppeln bzw. um den Drehmomentwandlereingang oder das Pumpenrad (d.h. den Motorabtrieb) mit der Getriebeeingangswelle zu kuppeln.
Der Drehmomentwandler ist nur dann kraftübertragend zwischen den Motor und das Getriebe geschaltet, wenn die erste Kupplung eingerückt und die zweite Kupplung ausgerückt ist. Der Drehmomentwandler ist überbrückt, d.h. die Turbine ist direkt von dem Motor getrieben, wenn die zweite Kupplung eingerückt ist. Das Getriebe ist immer dann direkt von dem Motor getrieben, wenn die zweite Kupplung und die erste Kupplung gleichzeitig eingerückt sind.
Wenn die erste Kupplung ausgerückt ist, ist die Getriebeeingangswelle unabhängig von dem Betriebszustand der zweiten Kupplung sowohl von dem Motordrehmoment als auch von der Trägheit des Drehmomentwandlers und von der Trägheit der zweiten Kupplung getrennt, was es ermöglicht, daß die Klauenkupplungen leichtgängig ausgerückt werden, daß die Synchronisiereinrichtung in Folge der relativ niedrigen Trägheit der Eingangswelle schnell arbeitet, und was es außerdem ermöglicht, sowohl bei in Ruhe befindlichem Fahrzeug als auch im Fahrzustand einen ausgewählten Gang voreinzulegen.
Elektronische und andere Steuersysteme für den Kraftstoff des Motors, mit denen die an den Motor gelieferte Kraftstoffmenge einreguliert wird, um eine gewünschte Motordrehzahl ungeachtet von der durch den Fahrer festgelegten Lage des Fahrpedals zu erbringen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Systeme sind aus den o.g. US-Patenten Nr. 4.081.065, 4.361.060 und 4.792.901 sowie aus dem SAE Dokument J1922 electronic engine control standards and related standards SAE J1708, J1587 and J1843.
Bei automatisierten Getriebesystemen der beschriebenen Bauart, d.h. bei solchen, die von einem manuell geschalteten mechanischen Getriebe abgeleitet sind, bei dem das Drehmoment während eines Schaltvorganges unterbrochen werden muß ist es eine vordringliche Aufgabe des Steuersystemes, die Zeitspanne der Drehmomentunterbrechung insbesondere während des Zurückschaltens unter Last zu minimieren. Deshalb muß in der Steuerstrategie eine passende Gangstufe (d.h. ein Zielgang) vor dem Ausführen eines Schaltvorganges bestimmt werden, so daß nicht notwendige zusätzliche Schaltvorgänge minimiert werden, was einen überspringenden Zurückschaltvorgang des Getriebes unter Last ergeben kann.
Automatische mechanische Getriebesysteme mit logischen Routinen für überspringendes Zurückschalten sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie aus den US-Patenten Nr. 4.576.065, 4.852.006 und 4.916.979 sowie aus dem o.g. SAE Dokument Nr. 831776 ersichtlich ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Nachteile des Standes der Technik überwunden oder minimiert, indem bei einem automatischen mechanischen Getriebesystem der beschriebenen Bauart eine Steuerstrategie vorgesehen wird, die auf dem gemessenen Schlupf des Drehmomentwandlers zur Bestimmung der richtigen Zielgangstufe bei einem Zurückschalten unter Last beruht, das ein einfaches oder mehrfach überspringendes Herunterschalten unter Last beinhalten kann, um unnötige zusätzliche Schaltvorgänge und die Zeitspannen der Drehmomentunterbrechung zu minimieren.
Vorzugsweise bei einem automatischen mechanischen Getriebesystem, das auf einem mechanischen Gangwechselgetriebe, zu dem zur automatischen Steuerung geeignete Schalteinrichtungen hinzugefügt sind, einer Servosynchronisiereinrichtung, wie sie in der o.g. US-Patent Nr. 4.614.126 geoffenbart ist, einem Drehmomentwandler, der kraftübertragend zwischen den Antriebsmotor und das Getriebe geschaltet ist, sowie einer Wandlerüberbrückungs- u. Trenneinrichtung basiert, wird das obige erreicht, indem Mittel vorgesehen werden, mit denen der Schlupf des Drehmomentwandlers gemessen werden kann. Die Größe des Schlupfes des Drehmomentwandlers ist direkt mit dem angelegten Motordrehmoment verknüpft und das angelegte Drehmoment wird als ein Parameter bei der Bestimmung des angemessenen Zielganges bei einem Zurückschalten unter Last verwendet, das ein einfach oder mehrfach überspringendes Zurückschalten des Getriebes ergeben kann.
Abhängig von den spezifischen Eigenschaften des Drehmomentwandlers (TC) ist das angelegte Motordrehmoment proportional dem Schlupf des Drehmomentwandlers.
Der Schlupf des Drehmomentwandlers (TC_slip) ist definiert zu:
TC_slip = TC Eingangsdrehzahl - TC Ausgangsdrehzahl.
Eine der herkömmlichen Konstanten, die die Leistung des Drehmomentwandlers beschreiben, wird Kapazitätsfaktor (K) genannt und ist folgendermaßen definiert:
K = (TC slip)/(Eingangsdrehmoment)0,5
weshalb:
Eingangsdrehmoment = (TC slip²)/K.
Bei Beginn eines Zurückschaltvorganges wird der Zielgang aus TC_slip, der Fahrzeugverlangsamung, dem gegenwärtig eingelegten Gang und der Fahrpedalanforderung durch den Fahrer abgeleitet. Diese vier Fahrzeugzustände sind Parameter einer von vier Parametern abhängigen Tabelle, so daß sich erhöhende Werte jedes Parameters eine höhere Wahrscheinlichkeit für ein überspringendes Zurückschalten unter Last mit sich bringen.
Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neues und verbessertes automatisches mechanisches Getriebesystem zu schaffen, das eine Servosynchronisiereinrichtung, einen zwischen den Motor und das mechanische Getriebe geschalteten kraftübertragenden Drehmomentwandler und eine verbesserte Wandlerüberbrückungs- u. Trennkupplungsanordnung aufweist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Steuerlogik anzugeben, die hinsichtlich der Auswahl eines Zielganges bei Zurückschaltbedingungen unter Last wenigstens teilweise auf dem erfaßten Schlupf des Drehmomentwandlers (TC_slip) basiert.
Diese und andere Aufgaben und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden durch das Lesen der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den Zeichnungen ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Drehmomentwandlers und einer Wandlertrenn- und Überbrükkungskupplungsanordnung, gemäß der Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen automatischen mechanischen Getriebesystemes.
Fig. 3 ist eine ausschnittsweise Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen automatischen mechanischen Getriebesystemes.
Fig. 4 ist eine graf ische Darstellung einer typischen Schaltfolge des Getriebes nach Fig. 2.
Fig. 5 ist eine symbolische Darstellung des Schaltmusters des Getriebes nach Fig. 3.
Fig. 6 ist eine symbolische Darstellung der erfindungsgemäßen Steuerlogik im Steuermatrixformat.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In der folgenden Beschreibung wird als Erleichterung und lediglich zur Bezugnahme, sowie ohne Beschränkungsabsicht, eine bestimmte Terminologie benutzt. Die Worte "nach oben", "nach unten", "nach rechts" und "nach links" bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen worden ist. Die Worte "nach innen" und "nach außen" beziehen sich auf Richtungen hin zu bzw. weg von der geometrischen Mitte der Einrichtung und deren bezeichneter Teile. Das obige gilt für die spezifisch genannten Begriffe, Ableitungen derselben sowie Begriffe ähnlicher Bedeutung.
Die hier verwendeten Begriffe "niedrigere Gangstufe" oder "niedrigere Fahrstufe" beziehen sich auf eine Gang- oder Fahrstufe, bei der das Verhältnis von Eingangswellendrehzahl zu Ausgangswellendrehzahl höher ist. Bspw. ist der zweite (2.) Gang niedriger als der dritte (3.) Gang und das Schalten von dem dritten Gang in den zweiten Gang ist ein Zurückschalten. Ahnlich ist ein Schalten aus dem dritten Gang direkt in den ersten Gang ein überspringendes Zurückschalten, wobei ein Gang (d.h. der zweite Gang) übersprungen wird. Ein Schalten aus dem fünften Gang direkt in den ersten Gang ist ein mehrfach überspringendes Zurückschalten, wobei zwei Gänge (dritter und zweiter) ausgelassen werden. Ein "Lastzurückschalten" ist ein Zurückschaltenschalten, das mit wenigstens teilweise (häufig ganz) niedergetretenem Fahrpedal erfolgt.
In den Fig. 1, 2 und 3 sind die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung 10 zur Wandlerüberbrückung und zum Trennen (Abkuppeln), sowie ein diese nutzendes automatisches mechanisches Getriebesystem schematisch dargestellt. Der hier verwendete Begriff "automatisches mechanisches Getriebesystem" bezeichnet ein System mit wenigstens einem über ein Fahrpedal gesteuerten Verbrennungsmotor 16, einem Gangwechselgetriebe 14 der Klauenkupplungsbauart mit mehreren Gängen, einer nicht formschlüssigen Kupplungseinrichtung wie einer Reibungshauptkupplung und/oder einer zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordneten Strömungskupplung 10/20 und mit einer Steuereinheit 50 zum automatischen Steuern desselben. Solche Systeme weisen selbstverständlich auch Sensoren und/oder Aktuatoren auf, die Eingangssignale an die Steuereinheit senden und/oder Befehlsausgangssignale von dieser empfangen.
Während die vorliegende Erfindung insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit Getriebesystemen gut geeignet ist, die einen Drehmomentwandler und eine Wandlerüberbrückungs- / Trennvorrichtung aufweisen, ist die Erfindung ebenfalls bei Getriebesystemen anwendbar, die einen Standarddrehmomentwandler ohne eine mit diesem verbundene Überbrückungs- und/oder Trennkupplung aufweisen.
Das erfindungsgemäße automatische mechanische Getriebesystem 12 ist zur Verwendung bei einem Landfahrzeug wie bspw. einem Schwerlast-LKW vorgesehen, jedoch ist es nicht auf diese Verwendung beschränkt. Das dargestellte automatische mechanische Getriebesystem 12 enthält ein automatisches, vielgängiges, mechanisches Gangwechselgetriebe 14, das über eine Strömungskupplung oder Drehmomentwandlereinrichtung 20 von einem als Primärantrieb dienenden Motor 16 (wie bspw. einem Dieselmotor) angetrieben ist, der über eine Fahrpedaleinrichtung gesteuert ist. Der Ausgang des automatischen Getriebes 14 ist eine Ausgangswelle 22, die dazu eingerichtet ist, mit einer entsprechenden Fahrzeugkomponente, wie dem Differential einer Antriebsachse, einem Verteilergetriebe oder ähnlichem, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, in Antriebsverbindung gebracht zu werden.
Wie detailliert weiter unten diskutiert werden wird, weist die Kupplungseinrichtung 10 zum Überbrücken des Drehmomentwandlers und zum Trennen desselben zwei gesonderte, unabhängig einrückbare Kupplungen, vorzugsweise Reibungskupplungen, nämlich eine Drehmomentwandler-Trennkupplung 24 und eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 26 auf. Das Getriebe 14 enthält eine Betätigungseinrichtung 28 für das Getriebe, die vorzugsweise die Bauart einer druckmittelbetätigten Schalteinrichtung aufweist, deren Bauart in der o.g. US-Patent Nr. 4. 445.393 geoffenbart ist. Das Getriebe enthält vorzugsweise außerdem eine Servosynchronisiereinrichtung 30, die von der in den o.g. US-Patenten Nr. 3.478.851, 4.023.443 oder 4.614.126 dargestellten Bauart ist.
Die vorliegende Erfindung ist außerdem bei automatisierten mechanischen Getriebesystemen anwendbar, die keine Servosynchronisiereinrichtung aufweisen.
Die o.g. Antriebsstrangkomponenten sind von mehreren Einrichtungen betätigt und überwacht, deren jede aus dem Stand der Technik bekannt und in detaillierterer Form weiter unten erläutert ist. Diese Einrichtungen können eine Überwachungseinrichtung 32 für die Fahrpedalposition, die die Position des von dem Fahrer gesteuerten Fahrpedales oder anderer kraftstoffzumessenden Einrichtungen erfaßt, eine Kraftstoffzumessungssteuerung 34, die die Kraftstoffversorgung des Motors steuert, eine Sensoranordnung 36 für die Motordrehzahl, die die Drehzahl des Motors erfaßt, eine Betätigungseinrichtung 40 für die Drehmomentwandler-Trennkupplung und für die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung, die die Drehmomentwandler- Trenn- und Überbrückungskupplungen betätigt, einen Drehzahlsensor 42 für die Getriebeeingangswelle, einen Drehzahlsensor 44 für die Getriebeausgangswelle, Betätigungseinrichtung 46 für den Getriebeschaltmechanismus zum Steuern des Betriebes eines Getriebeschaltmechanismuses 28 und / oder einen Aktuator 48 für die Servosynchronisiereinrichtung zum Steuern des Betriebes der Servosynchronisiereinrichtung 30 enthalten.
Die Kraftstoffzumessungssteuerung 34 kann einfach eine Übersteuerungseinrichtung sein, die den zu dem Motor gelieferten Kraftstoff ("dip") ungeachtet der Einstellung des Fahrpedales durch den Fahrer auf eine Einstellung oder ein variables Niveau reduziert. Im Fall der Steuerung entsprechend der o.g. SAE J1922 oder eines vergleichbaren Standards kann die Kraftstoffbelieferung des Motors entsprechend den Notwendigkeiten variieren, um eine gewünschte Motordrehzahl zu erhalten und/oder aufrechtzuerhalten.
Die o.g. Einrichtungen liefern Information an und/oder akzeptieren Befehle von einer zentralen Verarbeitungseinheit (ECU) 50. Die zentrale Verarbeitungseinheit oder Steuerung 50 basiert auf einem digitalen Mikroprozessor, dessen spezifische Konfiguration und Struktur nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. Die zentrale Verarbeitungseinheit 50 empfängt außerdem Information von einer Auswahleinrichtung 52 für die Schaltsteuerung oder Betriebsart, über die der Fahrer eine Rückwärts- (R), eine Leerlauf- (N) oder unterschiedliche Vorwärts- (D, DL) betriebsarten des Fahrzeuges auswählen kann. Typischerweise ist die D-Betriebsart für Fahrt auf Fernstraßen vorgesehen, während die DL-Betriebsart zum Fahren abseits von Straße vorgesehen ist.
Typischerweise weist das System außerdem unterschiedliche Sensoren, Schaltungen und/oder logische Routinen zum Erfassen von und zum Reagieren auf Sensor- und oder Aktuatorfehler auf.
Wie es bekannt ist, empfängt die zentrale Verarbeitungseinheit 50 Eingangssignale von unterschiedlichen Sensoren und/oder Betätigungseinrichtungen. Zusätzlich zu solchen direkten Eingangssignalen kann die zentrale Verarbeitungseinheit 50 mit einer Schaltung und/oder einer Logik zum Differenzieren der Eingangssignale, um die Veränderungsgeschwindigkeit der unterschiedlichen überwachten Einrichtungen kennzeichnende, berechnete Signale zu liefern, mit Mitteln zum Vergleichen der Eingangssignale und/oder mit Speichermitteln zum Speichern gewisser Eingangsinformationen, wie die Richtung des letzten Schaltvorganges, sowie mit Mitteln zum Löschen des Speichers bei Vorliegen vorbestimmter Ereignisse versehen sein. Aus dem Stand der Technik sind spezielle Schaltungen zum Erbringen der o.g. Funktionen bekannt und ein Beispiel dafür ist aus den o.g. US-Patenten Nr. 4.361.060 und 4.595.986 und/oder mit Bezug auf ein technisches Dokument mit dem Titel "THE AUTOMATION OF MECHANICAL TRANSMISSIONS" ersichtlich, das den Konferenzunterlagen einer internationalen IEEE/SAE Konferenz zu entnehmen ist, die als International Congress 20 on Transportation Electronics, IEEE Catalog Number 84CHL988-5 bezeichnet ist.
Wie es von dem Betrieb / der Funktion elektronischer Steuereinheiten, insbesondere mikroprozessorbasierter ECUs, bekannt ist, können die unterschiedlichen Funktionen durch diskrete, verdrahtete Logikeinheiten oder durch eine einzelne Logikeinheit erbracht werden, die unter unterschiedlichen Abschnitten oder Unterprogrammen der Logikroutinen des Steuersystemes (d.h. der Software) arbeiten.
Eine detailliertere schematische Darstellung des Drehmomentwandlers 20 und der Kupplungseinrichtung 10 zum Überbrücken und Trennen des Drehmomentwandlers, die antriebsmäßig zwischen dem Motor 16 und dem automatischen Gangwechselgetriebe 14 angeordnet ist, ist aus Fig. 1 ersichtlich. Die Drehmomentwandlereinrichtung 20 ist insofern von einer konventionellen Bauart, als sie eine Flüssigkeitskupplung vom Drehmomentwandlertyp enthält, die ein von dem Motorausgang oder der Kurbelwelle 56 über ein Wandlergehäuse 58 getriebenes Pumpenrad 54, ein durch das Pumpenrad hydraulisch angetriebenes Turbinenrad 60 und ein Leitrad 62 aufweist, das sich über einen Ein-Richtungs-Walzenfreilauf 66 an einem Gehäuse 64 abstützen kann, der von einer an dem Gehäuse 64 abgestützten Welle 68 getragen ist. Das Wandlergehäuse 58 treibt außerdem eine Pumpe 70 an, um den Drehmomentwandler mit Druck zu beliefern, das Getriebe zu schmieren, die Getriebeschalteinrichtung 28 und/oder die Servosynchronisiereinrichtung 30 mit Druck zu beaufschlagen und/oder um die Trennkupplung 24 und die Überbrückungskupplung 26 zu betätigen. Die Pumpe 70 kann jeden bekannten Aufbau aufweisen und bspw. eine innenverzahnte Zahnradpumpe sein.
Das Getriebe 14 weist eine Eingangswelle 72 auf, die über den Drehmomentwandler 20 und/oder die Überbrückungsund Trennkupplungseinrichtung 10 von dem Motor 16 angetrieben ist. Die Getriebeeingangswelle 72 trägt ein Verbindungsglied 74, das drehfest mit dieser verbunden ist. Das Verbindungsglied 74 enthält einen Abschnitt 76, der mit der Drehmomentwandler-Trennkupplung 24 verbunden ist, sowie einen zweiten Nabenabschnitt 78, der über eine Profilverzahnung mit der Eingangswelle verbunden ist. Kurz gesagt kann, wie an späterer Stelle detaillierter dargestellt ist, die Drehmomentwandler-Trennkupplung 24 unabhängig von dem Ein- oder Auskuppeln der Überbrükkungskupplung 26 ein- oder ausgekuppelt werden, um mit einem Verbindungsglied 79, das mit der Turbine 60 des Drehmomentwandlers verbunden ist, sowie mit einem Glied der Überbrückungskupplung 26 reibungsmäßig von und mit der Getriebeeingangswelle 72 über den Abschnitt 76 des Verbindungsgliedes 74 in und außer Eingriff gebracht zu werden. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 26 kann unabhängig von dem Greifen oder Trennen der Trennkupplung 24 reibungsmäßig ein- oder ausgekuppelt werden, um die Motorkurbelwelle 56 und damit das mit dieser angetriebene Wandlergehäuse 58 reibungsmäßig mit dem Verbindungsglied 79 zu kuppeln.
Das Einkuppeln der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 26 kuppelt die Motorkurbelwelle 56 über das Wandlergehäuse 58 direkt mit dem Verbindungglied 79, und zwar unabhängig davon, ob die Drehmomentwandler-Trennkupplung 24 ein- oder ausgerückt ist und liefert somit eine wirksame Überbrückung zum Überbrücken des Drehmomentwandlers 20 und zum Antreiben des Getriebes 14 direkt von dem Motor 16, wenn die Trennkupplung 24 eingerückt ist. Zusätzlich braucht die Überbrückungskupplung 26 bei Drehzahlen oberhalb der Drehmomentwandler-Überbrückungsdrehzahl beim Schalten nicht ein- und ausgerückt zu werden, weil durch das Ausrücken der Kupplung 24 die Trägheit des Verbindungsliedes 79 von der Eingangswelle 72 getrennt ist.
Wenn die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 26 getrennt und die Drehmomentwandler-Trennkupplung 24 eingerückt ist, wird das Getriebe 14 über die Drehmomentwandler-Fluidkupplung von dem Motor 16 angetrieben, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Wenn die Drehmomentwandler-Trennkupplung 24 ausgerückt ist, ist die Getriebeeingangswelle 72 unabhängig von dem Betriebszustand der Überbrückungskupplung 26 antriebsmäßig von jedem von dem Motor gelieferten Antriebsdrehmoment oder jeder von dem Drehmomentwandler, dem Motor und der Kupplung 26 gelieferten Trägheit getrennt. Das Trennen der Getriebeeingangswelle 72 von den Trägheitseffekten des Motors, der Kupplung 26 und/oder des Drehmomentwandlers ermöglicht, daß die Drehzahl der Eingangswelle 72 und aller mit dieser verbundenen Getriebezahnräder von der Getriebeservosynchronisiereinrichtung 30 schneller beschleunigt oder verzögert wird, um bei einem Zurückschalten oder einem Hochschalten des Getriebes eine schnellere Synchronisation zu erzielen, und es ermöglicht außerdem, daß die Servosynchronisiereinrichtung 30 die Eingangswelle 72 veranlaßt, mit einer Drehzahl zu rotieren, die größer ist als jede von dem Motor vorgegebene Drehzahl.
Wenn das Fahrzeug mit dem Betriebsartenwahlschalter in der Fahr- oder Rangierfahrbetriebsart in Ruhe befindlich ist, wird die Trennkupplung 24 ein- und die Überbrückungskupplung 26 ausgerückt, wodurch ein Anfahren mit Drehmomentwandler mit all seinen bekannten Vorzügen ermöglicht wird. Oberhalb einer gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Gangstufe sind die Vorzüge des Betriebes mit Drehmomentwandler nicht länger erforderlich und die erhöhte Effizienz eines direkten Antriebes zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebes ist erforderlich. Bei diesen Bedingungen bleibt die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 26 eingekuppelt und ermöglicht, daß die Getriebeeingangswelle 72 über das Drehmomentwandlergehäuse 58 und das Verbindungsglied 79 direkt von dem Motor getrieben wird, wenn die Trennkupplung 24 eingekuppelt ist.
Wie oben diskutiert, wird die Kupplung 24 ausgekuppelt, um von einem vorher eingelegten Gang in den Leerlauf zu schalten, um der servosynchronisiereinrichtung 30 zu ermöglichen, die in Eingriff zu bringenden Klauenkupplungsglieder des Getriebes zu synchronisieren und um zu gestatten, daß die synchronisierten Klauenkupplungen des einzulegenden Ganges eingekuppelt werden.
Sowohl das Auswählen einer gewünschten Gangstufe und die Auswahl des erforderten ein- oder ausgekuppelten Zustandes der Drehmomentwandlertrenn- oder Überbrückungskupplung als auch das Ausgeben von Befehlssignalen an die unterschiedlichen Kupplungen und Getriebebetätigungseinrichtungen wird von der zentralen Verarbeitungseinheit 50 in einer aus dem Stand der Technik bekannten Weise vorgenommen, der detaillierter den o.g. US-Patenten Nr. 4.361.060 und 4.595.986 entnommen werden kann.
Das Verbundgetriebe 14 ist detaillierter in Fig. 3 dargestellt und von einer Bauart, bei der die Hauptgruppen-Vorgelegewelle oder Vorgelegewellen 90 koaxial mit der Hilfsgetriebevorgelegewelle oder Vorgelegewellen 92 ausgerichtet sind. Das Getriebe 14 weist einen verhältnismäßig standardmäßigen Aufbau auf und ist vorzugsweise von der Bauart mit zwei Vorgelegewellen, wobei lediglich eine der Vorgelegewellen der Haupt- und Hilfsgruppe 94 bzw. 96 dargestellt ist. Beispiele solcher Getriebe mit koaxial ausgerichteten Vorgelegewellen der Hauptgruppe und und der Hilfsgruppe sind den US-Patenten Nr. 3.105.395 und 3.138.965 zu entnehmen.
Das Getriebe 14 enthält eine Eingangswelle 72, an der das Glied 78 drehfest gehalten ist und die zusätzlich drehfest an dieser befestigte Eingangszahnräder 98 trägt. Eine Vorgelegewelle 90 des Hauptgruppe ist im wesentlichen parallel zu einer Hauptwelle 100 angeordnet und mit Vorgelegewellenzahnrädern 102, 104, 106, 108, 110 und 112 versehen, die drehfest auf dieser sitzen. Eine Vielzahl von Hauptwellenzahnrädern, die auch Gangzahnräder genannt werden, 114, 116, 118 und 120, sitzen auf der Hautpwelle und sind zeitlich einander ausschließend mittels formschlüssiger Klauenkupplungsmuffen 122, 124 und 126 wahlweise mit dieser kuppelbar. Die Klauenkupplungsmuffe 122 kann außerdem die Eingangswelle 72 direkt mit der Hauptwelle 100 kuppeln, während die Kupplungsmuffe 126 das Hauptwellen-Rückwärtsgangzahnrad 128 mit der Hauptwelle kuppeln kann.
Die Hauptwellenzahnräder 114, 116, 118 und 120 umgeben die Hauptwelle und stehen in ständigem kämmenden Eingriff mit sowie sind getragen von einander gegenüberliegenden Paaren von Vorgelegewellenzahnrädern 104, 106, 108 und 110, wobei die Befestigungsmittel und die sich aus diesen ergebenden speziellen Vorzüge detailliert in den o.g. US-Patentschriften 3.105.395 und 3.335.616 erläutert sind. Das Hauptwellen-Rückwärtsgangzahnrad 128 steht über konventionelle dazwischenliegende (nicht dargestellte) Zahnräder mit dem Vorgelegewellenzahnrad 112 in ständigem kämmenden Eingriff. Das am weitesten vorn liegende Vorgelegewellenzahnrad 102 steht in ständigem kämmenden Eingriff mit und ist getrieben von dem Eingangszahnrad 98, um eine Drehung der Vorgelegewelle 90 zu veranlassen, wann immer das Eingangszahnrad drehend angetrieben ist.
Die Kupplungsmuffe 122 trägt formschlüssige Klauenkupplungszähne 98b und 114b, die mit Kupplungszähnen 98a bzw. 114a in Eingriff bringbar sind, um formschlüssige Klauenkupplungen 98c bzw. 114c zu bilden. Die Kupplungsmuffe 124 trägt formschlüssige Klauenkupplungszähne 116b und 118b, die mit den Klauenkupplungszähnen 116a bzw. 118a in Eingriff bringbar sind, um formschlüssige Klauenkupplungen 116c bzw. 118c zu bilden. Die Klauenkupplungsmuffe 126 trägt Klauenkupplungszähne 120b und 128b, die mit Klauenkupplungszähnen 120a bzw. 128a formschlüssig in Eingriff bringbar sind, um formschlüssige Klauenkupplungen 120c bzw. 128c zu definieren.
Wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, ist jede der Kupplungsmuffen vorzugsweise direkt oder indirekt über eine Profilverzahnungsverbindung formschlüssig mit der Hauptwelle axial zu dieser verschiebbar verbunden. Aus dem Stand der Technik sind weitere Befestigungsmittel für die Kupplungsmuffen bekannt und fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung. Jede der Kupplungsmuffen 122, 124 und 126 ist mit einem Mittel zur Aufnahme einer Schaltgabel oder eines Schaltjoches 130, 132 bzw. 134 versehen, wobei die Kupplungsmuffen aus den in Fig. 3 dargestellten Positionen seitlich einander ausschließend mittels des Aktuators 28 axial verschoben werden.
Die Hilfsgetriebegruppe 96 weist eine Ausgangswelle 22 auf, die vorzugsweise koaxial zu der Eingangswelle 72 und der Hauptwelle 100 angeordnet und mittels Lager in einem Getriebegehäuse drehbar gelagert ist. Die Hilfsgruppe weist außerdem eine Hilfsgrüppen-Vorgelegewelle 92 auf, die mittels Lager in dem Gehäuse drehbar gelagert ist. Das Hilfsgruppen-Antriebszahnrad 136 ist drehfest mit der Hauptwelle 100 verbunden. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewelle trägt Vorgelegewellenzahnräder 138 und 140 der Hilfsgruppe, die drehfest mit dieser verbunden sind. Das Vorgelegewellenzahnrad 138 der Hilfsgruppe steht in ständigem kämmenden Eingriff mit dem Hilfsgruppen-Eingangszahnrad 136, während das Vorgelegewellenzahnrad 140 der Hilfsgruppe in ständigem kämmenden Eingriff mit einem Ausgangszahnrad 142 steht, das auf der Ausgangswelle 122 sitzt. Eine synchronisierte Kupplungsanordnung 144 der konventionellen, individuell synchronisierten Klauenkupplungsbauart ist verwendet, um die Hauptwelle 100 und das Hilfsgruppen-Antriebszahnrad 136 wahlweise direkt mit der Ausgangswelle 22 zu kuppeln, um eine direkte Antriebsverbindung zwischen der Hauptwelle und der Ausgangswelle zu schaffen oder um das Ausgangszahnrad 142 mit der Ausgangswelle 22 zu kuppeln, um einen untersetzten Antrieb der Ausgangswelle 22 von der Hauptwelle 100 über die Vorgelegewelle 92 herbeizuführen, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die synchronisierte Kupplungsanordnung 144 wird durch eine Schaltgabel 146 gesteuert, die durch den Aktuator 28 axial verschoben wird.
Das Getriebe 14 ist von der Bereichsbauart, bei der die Gangabstände (oder Schritte) der Hilfsgruppe größer sind als der Gesamtübersetzungsbereich der Hauptgruppenübersetzungsstufen, die in allen Bereichsstufen erscheinen. Solche Getriebe sind aus dem Stand der Technik bekannt, siehe US-Patent Nr. 4.754.665.
Die Servosynchronisiereinrichtung 30 weist einen drehzahlerhöhenden Planetensatz auf, der von der Ausgangswelle 22 unabhängig von der Drehzahl des Antriebsmotors 16 angetrieben und wahlweise betätigbar ist, um die Drehzahl von von der Eingangswelle 72 angetriebenen Getriebelementen zur Synchronisation der zu der einzulegenden Gangstufe gehörigen Klauenkupplungsglieder zu beschleunigen. Vorzugsweise weist die Servosynchronisiereinrichtung 30 außerdem Mittel zum Verzögern der von der Eingangswelle angetriebenen Getriebeelemente auf. Eine Verzögerung von Getriebeelementen, die von der Eingangswelle angetrieben sind, kann außerdem durch Eingangswellen- und/oder Motorbremseinrichtungen erreicht werden, die vorzugsweise von der zentralen Verarbeitungseinheit 50 gesteuert werden.
Die Servosynchronisiereinrichtung 30 ist von dem Fahrzeug über das Zahnrad 142 angetrieben, das direkt oder indirekt von der Ausgangswelle 22 angetrieben wird und somit ist die Servosynchronisiereinrichtung zur Beschleuigung der Hauptgruppen-Vorgelegewelle 90 nicht wirksam, wenn die Hilfsgruppe nicht eingekuppelt ist.
Einzelheiten des Aufbaues und des Betriebes der Servosynchronisiereinrichtung 30 können in detaillierterer Form der o.g. US-PS 4.614.126 entnommen werden.
Die Schaltfolge eines einfachen Schaltvorganges des Getriebes 14 des Systemes 12 ist in Fig. 4 dargestellt. Angenommen, daß die ECU 50 feststellt, daß ein Schalten aus dem zweiten (2.) in den dritten (3.) Gang erforderlich ist (d.h. ein einfaches Hochschalten), veranlaßt die ECU die Kraftstoffsteuerung 34, unabhängig von der Position dem Fahrpedales 32, weniger Kraftstoff an den Motor zu liefern (d.h. einen "dip" vorzunehmen). Während der Motor weniger Kraftstoff bekommt, wird die Trennkupplung (oder Hauptkupplung) 24 ausgekuppelt und es wird ein Schalten in den Leerlauf der Hauptgetriebegruppe 94 unternommen.
Während weniger Kraftstoff an den Motor geliefert, die Trennkupplung ausgekuppelt und die Hauptgruppe getrennt wird, wird die Servosynchronisiereinrichtung betätigt, um die Hauptwellenzahnräder zu veranlassen (in diesem bspw. das Hauptwellenzahnrad 114 des 3. Ganges) mit einer Zieldrehzahl oder einer zu der Hauptwelle 100 im wesentlichen synchronen Drehzahl zu rotieren, wie sie aus der Ausgangswellendrehzahl und dem Gang der Hilfsgetriebegruppe 96 bestimmt ist. Die Ausgangswellendrehzahl wird von dem Sensor 44 erfaßt, während die Drehzahl der unterschiedlichen Hauptwellenzahnräder ein bekanntes Vielfaches der Eingangswellendrehzahl 72 ist, die von dem Sensor 42 erfaßt worden ist.
Die Schaltstangenauswahlfunktion kann zu jedem Zeitpunkt nach dem Trennen des Hauptabschnittes erfolgen und das Wiedereinrücken des neuen Ganges wird zeitlich so eingerichtet, daß es erfolgt, wenn die Synchronisiereinrichtung die eingekuppelten Zahnräder auf die Zieldrehzahl bringt. Selbstverständlich hat die Servosynchronisiereinrichtung bei einem Hochschaltvorgang die Drehzahl der Eingangswelle und der mit dieser verbundenen Zahnräder normalerweise zu verzögern.
Wenn das Einlegen der richtigen Gangstufe der Hauptgetriebegruppe erreicht ist, wird die Trennkupplung wieder eingelegt und der Motor mit normaler Kraftstoffmenge beliefert.
Typischerweise kann ein einfacher Schaltvorgang in ungefähr 0,7 bis 0,8 Sekunden mit einer Trennungs- (d.h. Drehmomentunterbrechungs-) zeit von ungefähr 0,5 Sekunden erreicht werden.
Bei Straßenbedingungen, bei denen eine starke Steigung von einem schwer beladenen Fahrzeug genommen werden muß, ist die Leistung des Fahrzeuges bei einem einfachen Zurückschalten häufig nicht befriedigend. In Fällen einer starken Steigung können sich Fahrzeuge sehr schnell verlangsamen, während sich die Drehmomentanforderung zum Fahren und/oder Beschleunigen des Fahrzeuges schnell erhöhen können. Bei solchen Bedingungen kann es vorkommen, daß eine Schaltlogik mit lediglich einzelnen Zurückschaltvorgängen insofern keinen akzeptablen Betrieb erbringt, als in schneller Folge wiederholte einzelne Zurückschaltvorgänge erforderlich sind, die tendenziell abzulehnen sind, daß das Verhältnis der Zeit, in der Gänge eingelegt sind zu der Zeit, in der kein Gang eingelegt ist, kleiner ist, als gewünscht (d.h. Drehmomentunterbrechungszeiten sind nicht minimiert) und/oder daß der zulässige, maximales Drehmoment liefernde Gang nicht ausgewählt worden ist.
Das Getriebesystem 12, das von einem manuell schaltbaren mechanischen Getriebe 14 abgeleitet ist, muß den Drehmomentfluß bei einem Schaltvorgang unterbrechen. Eine vordringliche Aufgabe des erfindungsgemäßen Steuersystemes ist es, diese Zeiten der Drehmomentsunterbrechung zu minimieren. Deshalb muß die Steuerstrategie vor dem Ausführen eines Schaltvorganges eine richtige Gangstufe (d.h. einen Zielgang) derart bestimmen, daß unnötige zusätzliche Schaltvorgänge minimiert werden können. Das System weist ein Mittel auf, mit dem der Schlupf des Drehmomentwandlers gemessen oder bestimmt werden kann, und zwar als eine Funktion der Motordrehzahl abzüglich der Eingangswellendrehzahl ((TC_slip = ES-IS), unter der Annahme, daß die Trennkupplung 24 voll eingekuppelt ist. Die Größe des Schlupfes des Drehmomentwandlers steht in direkter Beziehung mit dem von dem Motor angelegten Drehmoment. Dieses Maß angelegten Drehmoments wird als Parameter zur Bestimmung des angemessenen Ganges bei einem Zurückschalten unter Last herangezogen, was ein überspringendes Zurückschalten des Getriebes ergeben kann.
Unter der Annahme, daß das System 12 in einer Betriebsart mit Drehmomentwandler arbeitet, d.h. der Drehmomentwander 20 ist nicht durch die Kupplung 26 überbrückt, und in Abhängigkeit von der spezifischen Charakteristik des Drehmomentwandlers (TC) ist das angelegte Motordrehmoment proportional zu dem Schlupf des Drehmomentwandlers.
Der Schlupf über den Drehmomentwandler (TC_slip) ist definiert als:
TC_slip = TC Eingangswellendrehzahl - TC Ausgangswellendrehzahl,
was als Motordrehzahl minus Eingangswellendrehzahl, unter der Annahme, daß die Kupplung 24 eingekuppelt ist, gemessen werden kann.
Eine der konventionellen Konstanten, die die Leistung eines Drehmomentkonverters beschreiben, wird Kapazitätsfaktor (K) genannt und ist folgendermaßen definiert:
K = (Tcslip)/(Einganuswellendrehmoment)0,5
wobei:
Eingangsdrehzahl = (Tcslip²)/K
Zu Beginn eines Zurückschaltvorganges unter Last wird der Zielgang aus TC_slip, der Fahrzeugverlangsamung, dem gegenwärtigen Gang und der Fahranforderung des Fahrers abgeleitet. Diese vier Fahrzeugbedingungen sind solcherart Parameter einer vierdimensionalen Matrix, daß ein Erhöhen des Wertes jedes Parameters die Wahrscheinlichkeit für ein überspringendes Zurückschalten erhöht.
Die gegenwärtige Gangstufe ist das Übersetzungsverhältnis des Getriebes vor dem Schaltvorgang, die Fahrzeugverlangsamung ist die negative Rate der Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit vor dem Schalten (üblicherweise als Ausgangswellendrehzahl (OS) erfaßt); die Fahrpedalanforderung ist die Anforderung des Fahrers an dem Motorfahrpedal (Sensor 32) und der für das Ende des Schaltvorganges geforderte Gang.
Die erfindungsgemäße vierdimensionale Steuerstrategiematrix ist in Fig. 6 symbolisch dargestellt.
Die Betriebsarten mit Drehmomentwandler sind typischerweise die unteren Gänge wie der erste (1.), der zweite (2.), der dritte (3.) und der vierte (4.) Gang, wie in Fig. 5 dargestellt. Typischerweise erfolgt ein Zurückschalten aus dem ersten Gang in den Kriechgang nur bei manueller Anforderung durch den Fahrer und entsprechend erfolgt kein automatisches Zurückschalten aus dem ersten Gang und Zurückschaltvorgänge aus dem zweiten Gang sind auf Zurückschaltvorgänge in die erste Gangstufe beschränkt.
In dem dritten (3.) Gang wird ein überspringendes Zurückschalten aus dem dritten (3.) in den ersten (1.) Gang von der ECU 50 befohlen, wenn Lastzurückschaltbedingungen mit (i) relativ hohem Drehmomentwandlerschlupf (d.h. (TC_slip) > RefSLIP_1), (ii) mit Vollgas und (iii) mittlerer bis hoher Fahrzeugverlangsamung (d.h. dOS/dt > REF DEC_1), vorliegen.
In dem vierten (4.) Gang wird von der ECU 50 bei Lastzurückschaltbedingungen (i) mit mittlerem oder hohem Drehmomentwandlerschlupf (d.h. TC_slip > REFSLIP_2), (ii) mit mittlerem oder vollem Gas und (iii) mit mittlerer bis hoher Fahrzeugverlangsamung ein überspringendes Zurückschalten aus dem vierten (4.) in den zweiten (2.) Gang angewiesen und bei Vollgas und hoher Fahrzeugverlangsamung (d.h. dOS/dt > RefDEC_2 bei RefDEC_2 > RefDEC_1) wird ein doppelt überspringendes Lastzurückschalten aus dem vierten (4.) in den ersten (1.) Gang angewiesen.
Entsprechend ist es ersichtlich, daß eine wenigstens teilweise auf dem erfaßten Schlupf des Drehmomentwandlers basierende Steuerstrategie zur Minimierung der Drehmomentsunterbrechungs- oder Unterbrechungszeit bei automatisierten mechanischen Getriebesystemen, insbesondere während Lastzurückschaltvorgängen bei niedriger Geschwindigkeit (d.h. höhere mechanische Untersetzung) vorgesehen worden ist.

Claims

1. Verfahren zum Schalten eines automatischen mechanischen Fahrzeuggetriebesystemes (12) der Bauart, bei der ein mechanisches Getriebe (14), ein gemisch- / kraftstoffgesteuerter Motor (16), ein antriebsmäßig zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordneter Drehmomentwandler mit bekanntem Kapazitätsfaktor (K-Faktor), eine vom Fahrer einzustellende Fahrsteuereinrichtung (32) und eine zentrale Verarbeitungseinheit (50) vorgesehen sind, die dazu dient, Eingangssignale zu empfangen, die für den Status des Getriebesystemes kennzeichnend sind, einschließlich Eingangssignale, die für (i) den Schlupf des Drehmomentwandlers (TC_slip), (ii) die Einstellung der Fahrsteuereinrichtung (THL) durch den Fahrer, (iii) die Fahrzeugverlangsamung (dOS/dt) und (iv) die gegenwärtig eingelegte Gangstufe kennzeichnend sind, und die dazu dient, dieselben gemäß logischer Regeln zu verarbeiten, um Befehlsausgangssignale an eine Vielzahl von Systemaktuatoren auszugeben, wobei das Verfahren charakterisiert ist durch:

Das Erfassen eines erforderlichen Zurückschaltens unter Last und

das Reagieren auf das Erfassen eines erforderlichen Zurückschaltvorganges unter Last durch Bestimmen eines einzulegenden Zielganges als eine Funktion des Schlupfes des Drehmomentwandlers, der Fahrpedaleinstellung, der Fahrzeugverlangsamung und der gegenwärtig eingelegten Gangstufe.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein überspringendes Zurückschalten unter Last angewiesen wird, wenn die gegenwärtig eingelegte Gangstufe wenigstens der dritte (3.) Gang ist, der Schlupf des Drehmomentwandlers einen ersten Vergleichswert (REFSLIP-1) überschreitet, die Fahrpedaleinstellung einen zweiten Referenzwert (Vollgas) überschreitet und wenn die Fahrzeugverlangsamung größer ist, als ein dritter Referenzwert (dOS/dt > REFDEC-1).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Drehmomentwandler ein Eingangselement (54), das dazu dient, von dem Motor (16) angetrieben zu werden, und ein Ausgangselement (60) aufweist, das dazu dient, eine Eingangswelle (72) des Getriebes anzutreiben.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die den Schlupf des Drehmomentwandlers kennzeichnenden Signale Signale enthalten, die die Drehzahlen des Motors (ES) und der Eingangswelle (IS) kennzeichnen.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, bei dem außerdem eine Überbrückungskupplung (26) für den Drehmomentwandler vorgesehen ist, wobei die Bestimmung eines Zielganges nur erfolgt, wenn die Überbrückungskupplung nicht eingekuppelt ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, bei dem ein mehrfach überspringendes Zurückschalten (4. zu 1.) befohlen wird, wenn das Getriebe gegenwärtig wenigstens in dem vierten Gang eingekuppelt ist, die Einstellung des Fahrpedales gleich oder größer einer vierten Referenzgröße ist (100% Gas), die Fahrzeugverlangsamung größer als ein fünfter Referenzwert (dOS/dt > REFDEC-2 > REFDEC-1) ist, wobei der vierte Referenzwert einer Verlangsamung entspricht, die größer ist als der dritte Referenzwert, und wobei der Schlupf des Drehmomentwandlers den ersten Referenzwert (REFSLIP-1) übersteigt.

7. Steuersystem zum Schalten eines automatisierten mechanischen Fahrzeuggetriebesystemes (12) der Bauart, bei der ein mechanisches Getriebe (14), ein gemisch- / kraftstoffgesteuerter Motor (16), ein antriebsmäßig zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordneter Drehmomentwandler mit bekanntem Kapazitätsfaktor (K-Faktor), eine vom Fahrer einzustellende Fahrsteuereinrichtung (32) und eine zentrale Verarbeitungseinheit (50) vorgesehen sind, die dazu dient, Eingangssignale zu empfangen, die für den Status des Getriebesystemes kennzeichnend sind, einschließlich Eingangssignale, die für (i) den Schlupf des Drehmomentwandlers (TC_slip), (ii) die Einstellung der Fahrsteuereinrichtung (THL) durch den Fahrer, (iii) die Fahrzeugverlangsamung (dOS/dt) und (iv) die gegenwärtig eingelegte Gangstufe kennzeichnend sind, und die dazu dient, dieselben gemäß logischer Regeln zu verarbeiten, um Befehlsausgangssignale an eine Vielzahl von Systemaktuatoren auszugeben, wobei das Steuersystem durch logische Regeln charakterisiert ist, die logische Regeln:

zum Erfassen eines erforderlichen Zurückschaltens unter Last und

zum Reagieren auf das Erfassen eines erforderlichen Zurückschaltens unter Last durch Bestimmen einer einzulegenden Zielgangstufe als eine Funktion des Drehmomentwandlerschlupfes, der Fahrpedaleinstellung, der Fahrzeugverlangsamung und der gegenwärtig eingelegten Gangstufe enthalten.

8. Steuersystem nach Anspruch 7, wobei die logischen Regeln außerdem logische Regeln enthalten, bei denen ein überspringendes Zurückschalten unter Last angewiesen wird, wenn die gegenwärtig eingelegte Gangstufe wenigstens der dritte (3.) Gang ist, der Schlupf des Drehmomentwandlers einen ersten Vergleichswert (REFSLIP-1) überschreitet, die Fahrpedaleinstellung einen zweiten Referenzwert (Vollgas) überschreitet und wenn die Fahrzeugverlangsamung größer ist, als ein dritter Referenzwert (dOS/dt > REFDEC-1).

9. Steuersystem nach Anspruch 7 oder 8, bei dem der Drehmomentwandler ein Eingangselement (54), das dazu dient, von dem Motor (16) angetrieben zu werden, und ein Ausgangselement (60) aufweist, das dazu dient, eine Eingangswelle (72) des Getriebes anzutreiben.

10. Steuersystem nach Anspruch 9, bei dem die den Schlupf des Drehmomentwandlers kennzeichnenden Signale Signale enthalten, die die Drehzahlen des Motors (ES) und der Eingangswelle (15) kennzeichnen.

11. Steuersystem nach den Ansprüchen 7, 8, 9 oder 10, bei dem außerdem eine Überbrückungskupplung (26) für den Drehmomentwandler vorgesehen ist, wobei die Bestimmung eines Zielganges nur erfolgt, wenn die Überbrückungskupplung nicht eingekuppelt ist.

12. Steuersystem nach den Ansprüchen 7, 8, 9 oder 10, bei dem ein mehrfach überspringendes Zurückschalten (4. zu 1.) befohlen wird, wenn das Getriebe gegenwärtig wenigstens in dem vierten Gang eingekuppelt ist, die Einstellung des Fahrpedales gleich oder größer einer vierten Referenzgröße ist (100% Gas), die Fahrzeugverlangsamung größer als ein fünfter Referenzwert (dOS/dt > REFDEC-2 > REFDEC-1) ist, wobei der vierte Referenzwert einer Verlangsamung entspricht, die größer ist als der dritte Referenzwert, und wobei der Schlupf des Drehmomentwandlers den ersten Referenzwert (REFSLIP-1) übersteigt.