DE69929845T2

DE69929845T2 - Unabhängige Steuerung von Dauerbremsen auf Getriebeseite und Motorseite während des Gangschaltens

Info

Publication number: DE69929845T2
Application number: DE69929845T
Authority: DE
Inventors: Thomas Alan Dearborn Genise
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2019-11-16
Also published as: ES2257838T3; CN1153694C; KR100512458B1; EP1013973A3; JP2000145936A; EP1013973A2; CN1253892A; US6223592B1; DE69929845D1; BR9907375A; KR20000035464A; EP1013973B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und Verfahren zur Verringerung der Zeitdauer, die zur Vollendung eines Gangwechsels in einem elektronisch verbesserten Motor- und Getriebesystem, das einen automatischen Kupplungsaktuator aufweist, erforderlich ist.
Hintergrund zum Stand der Technik
Elektronisch verbesserte Getriebesysteme sind im Stand der Technik weit entwickelt, wie aus den US-Patentschriften Nr. 4 361 060, 4 595 986, 4 648 290, 4 722 248 und 5 050 427 ersichtlich. Getriebesysteme wie diese sind dazu verwendet worden, eine Vielfalt von Gangstufen bereitzustellen, um die Flexibilität und Drehmomentverstärkung eines Motors zu verbessern, um eine Fülle von Anwendungen zu bedienen. Zu den gewöhnlichsten Anwendungen gehören Sattelzugfahrzeuge der MVMA Klasse 7 und Klasse 8, obwohl andere Anwendungen, wie Kraftübertragungssysteme von Automobilen oder stationären Kraftwerken ebenfalls bedient werden können.
Zur Steuerung der Kraftübertragung bzw. des Antriebsstrangs, die bzw. der einen Motor sowie ein mehrgängiges Getriebe enthält, wird häufig ein elektronisches Steuermodul verwendet, das einen Mikroprozessor beinhaltet. Die kontinuierliche Entwicklung der Mikroprozessortechnologie hat eine erhöhte Genauigkeit und einen erweiterten Umfang der Steuerung oder Kontrolle über den Motor- und Getriebebetrieb ermöglicht. Das elektronische Steuermodul sammelt Daten von verschiedenen Sensoren und gibt für die momentanen Betriebszustände geeignete Befehle ab, um den Motor und das Getriebe zu steuern. Eine Motorsteuerung kann eine Kraftstoffzufuhrmodulation bzw. -steuerung, einen Betrieb von Motorhilfsvorrichtungen oder die Bewerkstelligung einer Anwendung einer Motorverzögerungseinrichtung, einer Antriebsstrangverzögerungseinrichtung oder beider umfassen. Die Getriebesteuerung kann die Auswahl einer geeigneten Gangstufe, einschließlich der Ausrückung der momentanen Gangstufe und der Einrückung einer neuen Zielgangstufe, oder einen Betrieb einer Eingangswellenbremse enthalten.
Ein effizienter Gangwechsel erhöht die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und verbessert die Fahrbarkeit eines Fahrzeugs. In bestimmten anspruchsvollen Situationen, etwa beim Überwinden einer steilen Steigung mit einem schwer beladenen Fahrzeug, sind rasche Gangwechsel erforderlich, um zu verhindern, dass das Fahrzeug Bewegungsenergie verliert und das Zeitfenster mit der Gelegenheit, den Schaltvorgang zu Ende zu führen, vollständig verpasst. Unter normalen Antriebsbedingungen muss der Fahrzeugführer gegebenenfalls mehr als fünfzehn mal Gänge schalten, bevor er eine für Schnellstraßen passende Geschwindigkeit erreicht. In diesen Anwendungen kann eine Ineffizienz beim Gangwechsel zu einer ungenutzten Zeit einer beträchtlichen Dauer anwachsen. Somit ist es erwünscht, die zur Vollendung eines Gangwechsels oder einer Gangumschaltung erforderliche Zeitdauer zu reduzieren.
Ein üblicher Gangwechsel umfasst eine Anzahl von Schritten. Zunächst muss der Fahrzeugführer die Drehmomentübertragung von dem Motor über das Getriebe zu dem Antriebsstrang unterbrechen. Dies kann durch Ausrücken einer Hauptkupplung bewerkstelligt werden, die eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Motor und dem Getriebe erzielt. Die Hauptkupplung kann durch einen Modulationsaktuator in Abhängigkeit von einem geeigneten Befehlssignal gesteuert werden, das durch den Fahrzeugführer, das elektronische Steuermodul oder durch ein Zusammenwirken von beiden ausgelöst wird. In gleicher Weise kann ein einfacher (diskreter oder „dummer") Aktuator verwendet werden, der lediglich einen eingerückten und einen ausgerückten Zustand aufweist. Alternativ kann eine „plötzliche Gasminderung" („throttle dip") bewerkstelligt werden, bei der das Gas abrupt verringert wird. Wenn der Drehmomenttransfer unterbrochen ist, wird der momentane Gang ausgerückt, und das Getriebe befindet sich in einem neutralen Zustand.
Der nächste Schritt in einem typischen Gangwechsel umfasst eine Auswahl der Zielgangstufe. Dies kann die in einer Folge nächst verfügbare Gangstufe sein, oder es kann eine Anzahl verfügbarer Gangstufen ausgelassen oder übersprungen werden, was von den momentanen Betriebsbedingungen abhängt. Bevor die Zielgangstufe eingerückt wird, sollte die Getriebeeingangswelle bei einer für die momentane Ausgangswellendrehzahl und die Zielgangstufe im Wesentlichen synchronen Drehzahl umlaufen. Wenn die Hauptkupplung eingerückt ist, kann die Eingangswellendrehzahl beeinflusst werden, indem die Motordrehzahl gesteuert wird, weil der Motor mit dem Getriebe gekoppelt ist. Die Motordrehzahl kann (für eine Herunterschaltung) erhöht oder (für eine Hochschaltung) verringert werden, um eine synchrone Drehzahl zu realisieren. Bei Getrieben, die mit einer Eingangswellenbremse ausgestattet sind, kann die Eingangswellendrehzahl durch Ausrücken der Hauptkupplung und Anwenden der Eingangswellenbremse (die auch als Trägheitsbremse oder Kupplungsbrem se bekannt ist) verringert werden. Jedoch erhöhen Eingangswellenbremsen mit ausreichender Kapazität zur Verringerung der Gangwechselzeit die Kosten und Komplexität des Getriebesystems und benötigen eine genaue Ablaufsteuerung der Ereignisse für einen zufriedenstellenden Betrieb, so dass viele Getriebe lediglich einfache Versionen dieser Vorrichtungen verwenden.
Bei Getrieben ohne Eingangswellenbremsen wird eine synchrone Drehzahl bei einem Hochschaltvorgang erst dann erreicht, wenn die Motordrehzahl in natürlicher Weise auf die Synchrondrehzahl abfällt. Da Motoren und Getriebe immer effizienter werden, führt die Reduktion innerer Reibungsverluste zu wesentlich kleineren natürlichen Verlangsamungs- oder Abklingraten. Dies ergibt eine entsprechend längere Zeitdauer zur Vollendung eines Gangwechsels. Somit ist es erwünscht, die Verlangsamung eines Motors und/oder einer Getriebeeingangswelle während einer Hochschaltung zu steigern, um eine synchrone Drehzahl kurze Zeit nach dem Ausrücken des momentanen Gangs zu erreichen.
Wenn die Hauptkupplung für einen Gangwechsel ausgerückt ist, nehmen die Motordrehzahl und die Eingangswellendrehzahl voraussichtlich basierend auf ihrer jeweiligen Massenträgheit mit unterschiedlichen Raten ab. Somit ist es erwünscht, die Verlangsamungsraten der Motordrehzahl und der Eingangswellendrehzahl zur Reduktion der Gangwechselzeit basierend auf momentanen Betriebsbedingungen gemeinsam oder in einer zusammenwirkenden Weise zu steuern. Dies kann bewerkstelligt werden, indem die Motordrehung, die Drehung der Getriebeeingangswelle oder beide verzögert werden. Ebenfalls kann eine beliebige Vorrichtung oder Komponente, die mit der Eingangswelle oder dem Motor gekoppelt ist, während des Gangwechsels verzögert werden, um die Gangwechselzeit zu verbessern. Gleichermaßen kann eine Leistungssynchronisiereinrichtung dazu verwendet werden, die Eingangswellendrehzahl in Verbindung mit einer verstärkten Kraftstoffbelieferung zur Erhöhung der Motordrehzahl zu steigern, um die Gangwechselzeiten für eine Herunterschaltung zu verkürzen.
Eine Vorrichtung, die häufig verwendet wird, um eine variable Verzögerungskraft für einen Motor bereitzustellen, ist eine Motorbremse. Die üblichsten Motorbremsen können entweder Motorkompressionsbremsen oder Auspuffbremsen sein. Diese Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und sind üblicherweise an Schwerlastfahrzeugen vorgesehen. Beispiele für automatisierte Fahrzeuggetriebesysteme, die Motorbremsen verwenden, sind aus den US-Patentschriften Nr. 4 933 850 und 5 042 327 ersichtlich.
Motorkompressionsbremsen sind gewöhnlich von Hand betätigt und liefern eine variable Verzögerungskraft, die der Motordrehung Widerstand leistet, indem die Ventilsteuerzeit von einer, zwei oder drei Zylinderreihen verändert wird. Dies erzeugt eine Kompressionskraft in den Zylindern, die der Drehbewegung der Kurbelwelle entgegenwirkt. Auspuffbremsen arbeiten in ähnlicher Weise durch Drosselung des Abgasstroms von dem Motor. Auspuffbremsen bieten nicht das Ansprechvermögen und die Flexibilität von Motorkompressionsbremsen, obwohl sie im Gebrauch kostengünstiger sind.
In herkömmlicher Weise werden Motorbremsen dazu verwendet, die Fahrzeugbetriebsbremsen zu unterstützen, indem sie beim Herunterfahren auf langen Gefällen ein Widerstandsdrehmoment an den Antriebsstrang liefern. Eine manu elle Betätigung der Motorbremse in diesen Situationen ist weiterhin eine wünschenswerte Option. Kürzlich sind Motorbremsen manuell betätigt worden, um die für Gangwechsel erforderliche Zeitdauer zu verringern. Bei dieser Anwendung führt eine manuelle Betätigung der Motorbremse häufig zu großen Drehmomentstörungen an dem Fahrzeugantriebsstrang infolge einer ungeeigneten Zeiteinteilung bei der Anwendung und beim Freigeben der Motorbremse. Dies verschlechtert das Fahrverhalten des Fahrzeugs und kann ferner die Lebensdauer von Kraftübertragungskomponenten in negativer Weise beeinflussen. Außerdem ist ein ordnungsgemäßer Betrieb in starkem Maße von dem Geschick und der Erfahrung des Fahrzeugführers abhängig.
Eine Antriebsstrangverzögerungseinrichtung bzw. ein Antriebsstrangretarder kann ferner alleine oder in Kombination mit einer beliebigen der vorstehend beschriebenen Verzögerungsvorrichtungen verwendet werden. Antriebsstrangretarder werden gewöhnlich pneumatisch, hydraulisch oder elektromechanisch betätigt, um eine Verzögerungskraft auf den Antriebsstrang, gewöhnlich die Antriebswelle oder Gelenkwelle eines Fahrzeugs mit Hinterantrieb, auszuüben.
US-Patentschrift 4 527 447 beschreibt ein automatisches mechanisches Geschwindigkeitswechselgetriebesystem, das einen Motor enthält, der über eine Hauptreibungskupplung wahlweise mit einem mechanischen Geschwindigkeitswechselgetriebe gekoppelt wird, der mehrere Gangstufenkombinationen und einen neutralen Gangzustand bzw. einen Getriebeleerlaufzustand aufweist, die wahlweise zwischen einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle geschaltet werden können, wobei das System ferner eine elektronische Steuereinheit zur Entgegennahme mehrerer Eingangs signale, um momentane Betriebsbedingungen zu ermitteln und um Befehlssignale zu erzeugen, eine Motorbremse zur Verlangsamung der Drehzahl des Motors und eine Eingangswellenbremse zur Verlangsamung der Getriebeeingangswelle enthält. Das Steuerungsverfahren zur Steuerung der Motorbremse und/oder der Eingangswelle ist nicht in Einzelheiten be- schrieben.
EP 0 686 789 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zur Verringerung der Zeitdauer, die erforderlich ist, um einen Gangwechsel in einem elektronisch verbesserten Kraftübertragungssystem zu Ende zu führen. Während einer Hochschaltung bleibt die Hauptkupplung eingerückt, während der neutrale Gangzustand eines Getriebes erfasst wird und dem Motor ein Verzögerungsdrehmoment zugeführt wird, während sich der Motor oberhalb einer synchronen Drehzahl befindet. Das Abbremsen des Motors kann durch Verwendung einer Kombination einer herkömmlichen Motorbremsung mit einer Motorhilfslast und mit einer Anwendung einer Eingangswellenbremse erhöht werden.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und Verfahren zur Verringerung der Zeitdauer zu schaffen, die zur Vollendung eines Gangwechsels in einem von Hand geschalteten, teilautomatisierten oder vollautomatischen Getriebe erforderlich ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zu schaffen, das die zum Erreichen einer synchronen Drehzahl erforderliche Zeitdauer durch Erhöhung einer auf die Motordrehung einwirkenden Verzögerungskraft verringert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System zu schaffen, das eine Steuerung einer Motorverzögerungsvorrichtung mit einem Getriebe und/oder einer Antriebsstrangverzögerungsvorrichtung und einem Kupplungsaktuator abstimmt, um die Gangwechselzeit in einem manuell geschalteten, teilautomatisierten oder vollautomatischen Getriebe zu verringern.
Um die obige Aufgabe und weitere Aufgaben zu erfüllen und Merkmale der vorliegenden Erfindung zu erzielen, sind zur Reduktion der Gangwechselzeit in einem mechanischen Kraftübertragungssystem ein System, ein Verfahren und ein Computer lesbares Speichermedium mit darin gespeicherten Instruktionen geschaffen, wie sie in dem Patentanspruch 1, 10 bzw. 13 beansprucht sind.
Gemäß der Erfindung ist ein Steuerungssystem zur Reduktion der zum Gangwechsel erforderlichen Zeit eines mechanischen Getriebesystems geschaffen. Das System enthält einen Motor, der über eine Hauptreibungskupplung wahlweise mit einem mechanischen Geschwindigkeitswechselgetriebe kuppelbar ist. Ein Aktuator der Hauptreibungskupplung rückt die Hauptreibungskupplung in Abhängigkeit von einem Befehlssignal gezielt ein und aus. Das System enthält ferner eine elektronische Steuereinheit, die dazu dient, mehrere Eingangssignale entgegenzunehmen, um eine Motordrehzahl, eine Ausgangswellendrehzahl und optional eine Eingangswellendrehzahl zusätzlich zu einem neutralen Gangzustand des Getriebes bzw. Getriebeleerlaufzustand zu ermitteln. Die elektronische Steuereinheit erzeugt Befehlssignale zur Steuerung des Motors, des Getriebes, des Kupplungsaktuators und zugehöriger Zubehör- bzw. Hilfskomponenten. Das Getriebe enthält mehrere Gangkombinationen und einen neutralen Gangzustand, die wahlweise zwischen einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle eingelegt bzw. eingerichtet werden können. Das Steuerungssystem kann einen Sensor zur Erfassung des neutralen Gangzustands verwenden, der nach dem Ausrücken einer momentanen Gangstufe und vor dem Erzielen einer Zielgangstufe in dem Getriebe auftritt. Alternativ kann ein Leerlauf zustand basierend auf der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle bestimmt werden. Das System enthält ferner Vorrichtungen zur Anwendung eines Verzögerungsdrehmomentes in Abhängigkeit von einem von der elektronischen Steuereinheit herrührenden Befehl. Das Verzögerungsmoment wird durch Steuerung wenigstens einer Verzögerungsvorrichtung auf der Motorseite der Hauptkupplung, der Getriebeseite der Hauptkupplung oder beider, gesteuert, um eine Zieldrehzahl zu erzielen, die auf der Synchrondrehzahl basieren kann, bei der die Zielgangstufe bewerkstelligt wird, um eine Verzögerung zu verstärken und die Gangwechselzeit zu reduzieren.
Es ist ferner ein Verfahren zur Verwendung mit dem System und ähnlichen Systemen geschaffen, das bzw. die einen Motor enthält bzw. enthalten, der über eine Hauptreibungskupplung mit einem mechanischen Geschwindigkeitswechselgetriebe gekuppelt ist, das mehrere Gangstufenkombinationen und einen neutralen Getriebezustand bzw. Getriebeleerlaufzustand aufweist, die wahlweise zwischen einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle eingerichtet werden können. Das Verfahren enthält, dass mehrere Eingangssignale entgegengenommen werden, um momentane Betriebsbedingungen zu ermitteln und Befehlssignale zu erzeu gen, um wenigstens entweder eine motorseitige und/oder eine getriebeseitige Verzögerungsvorrichtung zu steuern. Das Verfahren enthält eine Erfassung eines Getriebeleerlaufzustands, der auftritt, nachdem eine momentane Gangstufe ausgerückt worden ist und bevor eine Einrückung einer Zielgangstufe bewirkt worden ist, und die Erzeugung eines Signals, um automatisch eine oder mehrere der Verzögerungsvorrichtungen zu betätigen, während die Hauptreibungskupplung ausgerückt ist und sich die Motordrehzahl oberhalb einer Zieldrehzahl befindet, um die Motorverzögerung zu erhöhen und die zum Gangwechseln erforderliche Zeit zu reduzieren.
Die oben erwähnten Aufgaben und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich für einen Fachmann ohne weiteres aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Kraftübertragungssystems, das ein mechanisches Getriebe, motorseitige (stromaufwärts befindliche) Verzögerungsvorrichtungen und getriebeseitige (stromabwärts befindliche) Verzögerungsvorrichtungen enthält, gemäß der vorliegenden Erfindung;
2a zeigt eine graphische Darstellung einer typischen Hochschaltung bei ausgerückter Hauptreibungskupplung und ohne Unterstützung durch eine Verzögerungsvorrichtung;
2b zeigt eine graphische Darstellung einer hilfsunterstützten Hochschaltung unter Veranschaulichung des Be triebs der motorseitigen und getriebeseitigen Verzögerungsvorrichtungen bei ausgerückter Hauptreibungskupplung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2c zeigt eine graphische Darstellung einer hilfsunterstützten Hochschaltung unter Veranschaulichung des Betriebs der motorseitigen und getriebeseitigen Verzögerungsvorrichtungen bei eingerückter Hauptreibungskupplung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
3 zeigt ein Flussdiagramm unter Veranschaulichung eines Verfahrens zur Reduktion von Gangwechselzeiten unter Verwendung von Verzögerungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beste Ausführungsform der Erfindung
1 veranschaulicht in schematisierter Weise ein Fahrzeugkraftübertragungssystem, wie es allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Das System enthält einen Verbrennungsmotor 12, der wahlweise mit der Eingangswelle 14 eines mehrgängigen Geschwindigkeitswechselgetriebes 16 über eine Hauptreibungskupplung 18 gekoppelt wird. Der Motor 12 kann von einer beliebigen einer Anzahl von Bauarten von Brennkraftmaschinen, einschließlich Brennzündmaschinen und Motoren mit Fremdzündung, sein. Die Hauptreibungskupplung 18 enthält Antriebselemente 20, die an der Kurbelwelle 22 des Motors 12 angebracht sind, sowie Antriebselemente 24, die an der Eingangswelle 14 befestigt sind. In dem in der gesamten Beschreibung dieser Erfindung verwendeten Sinne beziehen sich die Ausdrücke motorseitig oder stromaufwärts auf Vorrichtungen oder Komponenten zur linken Seite der Antriebselemente 20, wie in 1 veranschaulicht. In gleicher Weise sind getriebeseitige oder stromabwärts befindliche Vorrichtungen oder Komponenten diejenigen, die in der Darstellung nach 1 rechts von den Antriebselementen 24 erscheinen. Wenn die Hauptreibungskupplung 18 eingerückt ist, wird im Wesentlichen das gesamte Drehmoment, das durch den Motor 12 geliefert wird, durch die Antriebselemente 20 und die Abtriebselemente 24 zu dem Getriebe 16 übertragen.
Die Ausgangswelle 26 des Getriebes 16 ist dazu eingerichtet, mit einer geeigneten Antriebsstrangkomponente (nicht speziell veranschaulicht), beispielsweise einem Differenzial, einer Antriebsachse, einem Verteilergetriebe oder dergleichen, verbunden zu sein. Das Kraftübertragungssystem 10 kann ferner einen Wärmetauscher 28, beispielsweise einen herkömmlichen Kühler, ein elektrisch steuerbares Kühlgebläse 30 sowie eine oder mehrere motorseitige Verzögerungsvorrichtungen, wie beispielsweise eine Motorbremse 32, enthalten. Zu weiteren Komponenten, die wahlweise eine motorseitige Verzögerungskraft ausüben können, können eine Hydraulikpumpe für die Servolenkung oder sonstige ölbetätigte Vorrichtungen, ein Kompressor der Klimaanlage zur Klimaregelung in der Fahrerkabine, ein Alternator bzw. Generator zur Versorgung elektrischer Energie sowie ein Luftkompressor 34 und ein Speicherbehälter 36 mit unter Druck stehender Luft zur Versorgung pneumatisch betätigter Vorrichtungen oder Systeme gehören, die eine oder mehrere getriebeseitige Verzögerungsvorrichtungen, beispielsweise die Getriebeeingangswellenbremse 38, enthalten können.
Das Kraftübertragungssystem 10 enthält eine Anzahl von Sensoren und Aktuatoren, um die Steuerung des Systems in der durch die elektronische Steuereinheit (ECU) 40 bestimm ten Weise zu erzielen. Die vielfältigen Sensoren liefern Informationen, die die momentanen Betriebsbedingungen kennzeichnen, an die ECU 40 über Eingabemittel 42. Die ECU 40 verwendet diese Informationen bei der Ausführung eines vorbestimmten Satzes von Instruktionen, der auf einem Computer lesbaren Speichermedium abgespeichert ist, um Befehlssignale zu erzeugen. Das Computer lesbare Speichermedium kann durch eine beliebige einer Anzahl von in dem Stand der Technik allgemein bekannten Vorrichtungen verwirklicht sein, zu denen RAM, ROM, PROM, EPROM, EEPROM und dergleichen, jedoch nicht ausschließlich gehören. Die Befehlssignale werden über Ausgabemittel 44 an die verschiedenen Aktuatoren weitergegeben.
Zu einigen repräsentativen Sensoren, die mit der ECU 40 in Kommunikationsverbindung stehen, gehören ein Kurbelwellensensor 46 zur Anzeige der Motordrehzahl (ES), ein Eingangsdrehzahlsensor 48 zur Anzeige der Getriebeeingangsdrehzahl (IS) und ein Ausgangswellensensor 50 zur Anzeige der Getriebeausgangsdrehzahl (OS). Andere Sensoren umfassen einen Fahrpedal-/Drosselstellungssensor 52 zur Anzeige der Position des Fahrpedals 54, ein Bremsenanwendungssensor 58, der den Zustand des Betriebsbremspedals 56 zur Anwendung der Fahrzeugbetriebsbremsen anzeigt, und eine Gangauswahlanzeigeeinrichtung 60 zur Auswahl eines Rückwärts-(R), Neutral-(N) oder Antriebs-(D, Drive)Gangs des Getriebes 16. In einigen Anwendungen ist ein zusätzlicher Gangselektor vorgesehen, um eine Anforderung einer Hochschaltung oder Herunterschaltung anzuzeigen. Es kann eine manuell betätigte Motorbremsauswahleinrichtung 62 vorgesehen sein, um eine manuelle Steuerung der Motorbremse unter bestimmten Betriebsbedingungen zuzulassen, wie dies nachstehend beschrieben ist.
Das Kraftübertragungssystem 10 enthält ferner eine Anzahl von Aktuatoren, die mit der ECU 40 in Kommunikationsverbindung stehen. Die Aktuatoren empfangen Befehle von der ECU 40 über die Ausgabemittel 44. Es wird vorzugsweise eine Standardkommunikationsverbindung, beispielsweise SAE J1922 oder SAE J1939, für die Aktuatoren und Sensoren verwendet. Die Aktuatoren können ferner eine Rückmeldung an die ECU 40 über die Eingabemittel 42 liefern, um einen geschlossenen Regelkreis zu erzielen. Zu typischen Aktuatoren gehören ein Kraftstoffzufuhrcontroller 70 zur Regelung der Menge des dem Motor 12 zugeführten Kraftstoffs und ein Kupplungsaktuator 72 zur Einrückung und Ausrückung der Hauptreibungskupplung 18. Der Kupplungsaktuator 72 kann einen Positionsrückmeldesensor enthalten, um eine modulierte bzw. gesteuerte Einrückung und Ausrückung der Antriebselemente 20 und Abtriebselemente 24 zu erzielen. Alternativ kann der Kupplungsaktuator 72 ein einfacher oder „dummer" Aktuator sein, der in Abhängigkeit von einem Befehlssignal von der ECU 40 entweder eingerückt oder ausgerückt wird. Die von der ECU 40 herrührenden Befehle können ferner zu den Aktuatoren über andere Controller oder Steuerungseinrichtungen geleitet werden. Beispielsweise kann der Kraftstoffzufuhrcontroller 70 dafür verantwortlich sein, auf eine Anforderung durch die ECU 40 hin die Motorbremse 32 zu aktivieren. Ein Getriebeaktuator 74 dient im Betrieb dazu, die Gangstufe des Getriebes 16 zu wechseln, um einen ausgewählten Gang zu erzielen. Der Getriebeaktuator 74 liefert auch ein Signal, das die momentan eingelegte Gangstufe oder einen neutralen Gangzustand des Getriebes 16 anzeigt.
Es kann ein beliebiger von vielen bekannten Sensoren dazu verwendet werden, mit den momentanen Betriebsbedingun gen in Zusammenhang stehende Informationen an die ECU 40 zu liefern, ohne dass der Schutzumfang und der Rahmen der vorliegenden Erfindung dadurch berührt wird. In ähnlicher weise können elektrische, hydraulische, pneumatische sowie Kombinationsaktuatoren eingesetzt werden, um die vorliegende Erfindung zu verwirklichen. Steuerungen und Aktuatoren des Getriebesystems der vorstehend beschriebenen Art können in größeren Einzelheiten den US-Patentschriften Nr. 4 954 986, 4 576 065 und 4 445 393 entnommen werden.
Ein besseres Verständnis der Betriebsweise der vorliegenden Erfindung wird durch Bezugnahme auf 2a bis 2c erleichtert, die graphische Darstellungen von Drehzahlen verschiedener Komponenten während drei unterschiedlichen Hochschaltvorgängen zeigen.
2a zeigt eine graphische Darstellung einer Hochschaltung, die durch das Kraftübertragungssystem 10 nach 1 bei ausgerückter Hauptreibungskupplung 18 und ohne Verwendung einer Verzögerungskraft durchgeführt wird. Die Hochschaltung beginnt im Zeitpunkt t_a, in dem der momentane Gang herausgenommen wird, so dass sich das Getriebe 16 in einem Leerlaufgetriebezustand befindet, wie dies durch den Getriebeaktuator 74 oder durch einen Vergleich der Getriebeeingangsdrehzahl mit der Getriebeausgangsdrehzahl angezeigt wird. In dem Zeitpunkt t_a wird ferner die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor durch den Kraftstoffzufuhrcontroller 70 unterbrochen bzw. verringert. Da die Hauptreibungskupplung 18 eingerückt ist, ist die Eingangswelle 14 von der Kurbelwelle 22 abgekuppelt. An sich nehmen die Eingangsdrehzahl (IS) und die Motordrehzahl (ES) mit Raten ab, die ihren relativen Rotationsträgheiten entsprechen, wobei die Eingangsdrehzahl im Allgemeinen schneller abklingt als die Mo tordrehzahl. Die Eingangsdrehzahl verringert sich, bis sie eine (vorzugsweise im Wesentlichen synchrone) Zieldrehzahl erreicht, bei der das Getriebe in dem Zeitpunkt t_b vom Leerlauf in den ausgewählten Gang geschaltet wird. Eine synchrone Drehzahl ist erreicht, wenn IS = OS·GR_T, wobei GR_T die Zielgangstufe darstellt. Der Kupplungsaktuator beginnt mit der Einrückung der Hauptkupplung in dem Zeitpunkt t_c, was in dem Zeitpunkt t_d vollendet ist, so dass die Motordrehzahl, die Eingangsdrehzahl und die Ausgangsdrehzahl zueinander gleich sind (in den Darstellungen ist ein Zielgangübersetzungsverhältnis von 1,00 angenommen). Die Hochschaltung ist beendet, und die Ausgangsdrehzahl beginnt zu steigen, wenn die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor 12 durch den Kraftstoffzufuhrcontroller 70 wieder hergestellt ist, wie dies bei t_e angezeigt ist.
2b zeigt eine graphische Darstellung einer Hochschaltung bei ausgerückter Hauptkupplung. Diese Figur veranschaulicht die unabhängige Steuerung einer getriebeseitigen Verzögerungsvorrichtung und einer motorseitigen Verzögerungsvorrichtung bei ausgerückter Hauptkupplung. Die Hochschaltung beginnt in dem Zeitpunkt t_a, in dem der Kupplungsaktuator die Hauptkupplung ausrückt. Die Eingangswellendrehzahl und die Motordrehzahl nehmen mit unterschiedlichen Raten ab, weil ihre zugehörigen Komponenten nicht mehr aneinander gekoppelt sind. Die motorseitige Verzögerungsvorrichtung wird in dem Zeitpunkt t_b angewandt. Dies erhöht in effektiver Weise die Verlangsamungsrate auf eine zweite Verlangsamungsrate. Eine getriebeseitige Verzögerungsvorrichtung wird in dem Zeitpunkt t_c angewandt, was die Verlangsamungsrate der Eingangswelle des Getriebes steigert. Weil die Steuerung der motorseitigen und der getriebeseitigen Verzögerungsvorrichtung unabhängig voneinan der abläuft, können sie in nahezu beliebiger Reihenfolge angewandt werden, was von den speziellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs abhängig sein kann. Beispielsweise könnte, wenn die Hauptkupplung ausgerückt ist, die stromabwärts befindliche Verzögerungsvorrichtung oder stromabwärts befindlichen Vorrichtungen vor, gleichzeitig mit oder nach der stromabwärts befindlichen Verzögerungsvorrichtung oder den Verzögerungsvorrichtungen angewandt werden. Die Eingangswellendrehzahl nähert sich einer Zieldrehzahl, vorzugsweise der Synchrondrehzahl, bei der der Zielgang in dem Zeitpunt t_d eingerückt wird. Der Kupplungsaktuator rückt die Hauptkupplung in dem Zeitpunkt t_e ein. Die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor wird in dem Zeitpunkt t_f wieder hergestellt, und die Hochschaltung ist vollendet.
2c zeigt eine graphische Darstellung einer Hochschaltung, die durch das Kraftübertragungssystem 10 bei eingerückter Hauptreibungskupplung 18 durchgeführt wird, während ferner wenigstens eine automatisch gesteuerte motorseitige Verzögerungsvorrichtung, wie beispielsweise die Motorbremse 32, in Kombination mit wenigstens einer automatisch gesteuerten getriebeseitigen Verzögerungsvorrichtung, beispielsweise der Trägheitsbremse 38, verwendet wird. In dem Zeitpunkt t_a wird der momentane Gang ausgerückt, die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor 12 unterbrochen oder verringert, und ES beginnt, mit ihrer natürlichen Abkling- bzw. Verlangsamungsrate abzunehmen. Die ECU 40 erzeugt ein Befehlssignal zur Anwendung einer stromaufwärts liegenden Verzögerungsvorrichtung, beispielsweise der Motorbremse 32, wenn ein Getriebeleerlaufzustand in dem Zeitpunkt t_b angezeigt wird. Die motorseitige Verzögerungsvorrichtung dient im Betrieb dazu, die Verlangsamungsrate von ES um einen ersten Faktor oder einen ersten Betrag zu erhöhen. Eine stromabwärts befindliche oder getriebeseitige Verzögerungsvorrichtung wird automatisch angewandt, um die Verlangsamungsrate in dem Zeitpunkt t_c weiter zu steigern, so dass eine synchrone Drehzahl in dem Zeitpunkt t_d erreicht werden kann. Der Zielgang wird in dem Zeitpunkt t_d durch den Getriebeaktuator 74 in Abhängigkeit von einem Befehlssignal von der ECU 40 eingelegt. Die Energie für den Motor 12 wird in dem Zeitpunkt t_e wieder hergestellt, wenn der Kraftstoffzufuhrcontroller 70 die gelieferte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von einem von der ECU 40 herrührenden Befehl erhöht, wodurch die Hochschaltung zu Ende geführt ist. Natürlich könnte die Ausrückung und Einrückung des Getriebegangs unter der Kontrolle des Fahrzeugführers verbleiben, und dies liegt auch in dem Rahmen der vorliegenden Erfindung. Im Falle einer manuellen Steuerung der Gangeinrückung würde in dem Zeitpunkt t_d der Kraftstoffzufuhrcontroller 70 arbeiten, um ES und IS bei der synchronen Drehzahl zu halten, bis der Getriebeaktuator 74 anzeigt, dass der Zielgang von Hand eingelegt worden ist.
Wie in 1 veranschaulicht, steht die Motorbremse 32 mit der Motorbremsenauswahleinrichtung 62 in Kommunikationsverbindung, die bei einer Herunterfahrt auf einem langen Gefälle eine manuelle Betätigung der Motorbremse 32 ermöglicht. Gewöhnlich wird die Motorbremse betätigt, wenn ES oberhalb der Leerlaufdrehzahl liegt und das Fahrpedal 54 vollständig freigegeben ist. Die Motorbremsenauswahleinrichtung 62 könnte auch dazu eingerichtet sein, eine Fahrerauswahl des während einer Hochschaltung zu erzielenden Verzögerungsniveaus bzw. -grads zuzulassen, so dass keine, eine, zwei oder drei Zylinderreihen aktiviert werden, wenn dies durch die ECU 40 signalisiert wird. Eine Betätigung der Motorbremse könnte auch lediglich auf Hochschaltungen über mehrere Gangstufen hinweg oder lediglich auf Situationen begrenzt werden, wenn die erforderliche Verlangsamungsrate der Motordrehzahl für eine akzeptable Hochschaltung einen gegebenen Schwellenwert übersteigt.
Wie vorstehend beschrieben, kann eine Motorbremse entweder eine Kompressionsbremse oder eine Auspuffbremse sein. Zusätzlich zu herkömmlichen Motorbremsen kann die vorliegende Erfindung vielfältige Motorzubehör oder -hilfseinrichtungen steuern, um eine modifizierte Form der Anwendung einer motorseitigen Verzögerungskraft zu erzielen. Durch gezielte Einschaltung und Abschaltung von Hilfsvorrichtungen, beispielsweise des Kühlgebläses 30, des Luftkompressors 34 oder sonstiger (nicht veranschaulichter) Vorrichtungen, wie beispielsweise hydraulischer Pumpen, Klimaanlagenkompressoren oder Alternatoren, kann die Last an dem Motor 12 erhöht bzw. erniedrigt werden, um die Verlangsamungsrate der Motordrehzahl zu verändern. Wie vorstehend angegeben, sind getriebeseitige Verzögerungsvorrichtungen, wie beispielsweise die Eingangswellenbremse 38, ebenfalls vorzugsweise durch die ECU 40 gesteuert und können entweder bei eingerückter oder bei ausgerückter Hauptkupplung angewandt werden, um eine Verzögerungskraft zu liefern, die dazu dient, die Verlangsamungsrate des Motors 12 zu steigern. Wie oben beschrieben und in den Zeichnungen veranschaulicht, ermöglicht die unabhängige Steuerung der motorseitigen und getriebeseitigen Verzögerungsvorrichtungen, dass diese alleine oder in einer beliebigen Kombination miteinander eingesetzt werden, um in Abhängigkeit von den speziellen Systembetriebsbedingungen eine variable Verzögerungskraft zu erzeugen.
Da verschiedene Verzögerungsvorrichtungen, wie beispielsweise eine Motorkompressionsbremse oder Trägheitsbremse, in Bezug auf die Gesamtzeit, die für eine Hochschaltung erforderlich ist, zum Ansprechen eine beträchtliche Zeit benötigen, können diese Vorrichtungen vor der Erfassung eines neutralen Getriebezustands eingeschaltet werden. Die exakte Betätigungs- bzw. Einschaltzeit hängt von der Ansprechzeit der speziellen Verzögerungsvorrichtung, die verwendet wird, und den Details der Strategie ab, die verwendet wird, um sicherzustellen, dass der momentane Gang ausgerückt wird. Diese Strategie funktioniert besonders gut mit Motoren, die auf die Kraftstoffbelieferung im Leerlauf zurückkehren, wenn eine Verzögerungsvorrichtung aktiviert wird. Eine Rückkehr zur Leerlaufkraftstoffbelieferung bewerkstelligt die plötzliche Gasabnahmefunktion, die den Drehmomenttransfer über das Getriebe unterbricht, um eine Ausrückung des momentanen Gangs zu ermöglichen.
Die Ansprechzeit wird ebenfalls bei der Bestimmung berücksichtigt, wann die Verzögerungsvorrichtung zu deaktivieren ist. Die vorliegende Erfindung deaktiviert die Verzögerungsvorrichtung in einem geeigneten Zeitpunkt, um eine natürliche Verlangsamungsrate der Motordrehzahl vorauszusehen, wenn ES innerhalb des synchronen Fensters, d. h. innerhalb von ungefähr 40 U/Min. in Bezug auf die Synchrondrehzahl, liegt.
Wenn die Zieldrehzahl für IS unterhalb eines Referenzwertes von beispielsweise 200 U/Min. über der Motorleerlaufdrehzahl liegt, müssen alternative Synchronisationsverfahren, wie beispielsweise eine Ausrückung der Hauptkupplung und eine Betätigung der Eingangswellenbremse, ausgeführt werden. Eine Situation, bei der dies auftritt, ist bei der Vollendung eines stationären Schaltvorgangs, weil OS null ist, so dass die Synchrondrehzahl unterhalb der Motorleerlaufreferenzdrehzahl liegt.
Die vorliegende Erfindung plant auch verschiedene Eventualitäten ein, um unterschiedliche Betriebsbedingungen zu berücksichtigen. Falls die Verzögerungsvorrichtung (aufgrund einer variierenden Ansprechzeit) vor ihrer vorhergesagten Einrückung in Eingriff kommt, kann in einer Ausführungsform, in der Hochschaltungen normalerweise bei eingerückter Kupplung zu Ende geführt werden, der Kupplungsoperator 72 die Hauptreibungskupplung 18 ausrücken, während der momentane Gang herausgenommen wird, so dass der Schaltvorgang in akzeptabler Weise weiter ablaufen kann. Weitere alternative Steuerungssequenzen werden durch die ECU 40 in dem Fall ausgelöst, dass eine Synchronisation nicht bewerkstelligt wird. Beispielsweise kann die Anwendung der Verzögerungskraft durch Verwendung einer Kombination einer herkömmlichen Motorbremsung mit einer Motorhilfseinrichtungsbelastung und Anwendung der Eingangswellenbremse 38 gesteigert werden.
Gewöhnlich werden Eingangswellenbremsen dazu verwendet, die Eingangswelle eines Getriebes zu verlangsamen, wenn die Hauptreibungskupplung ausgerückt ist. Somit sind herkömmliche Eingangswellenbremsen darauf ausgelegt, eine begrenzte Rotationsträgheit zu verzögern. Deshalb kann für die Verwendung der Eingangswellenbremse 38 mit der eingerückten Hauptkupplung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Eingangswellenbremse hoher Kapazität erforderlich sein. Dies ermöglicht der Eingangswellenbremse 38, die durch den Motor 12, die Kurbelwelle 22 und die Hauptreibungskupplung 18 erzeugte Trägheit aufzunehmen, so dass die Eingangswellenbremse angewandt werden kann, während die Hauptreibungskupplung 18 immer noch eingerückt ist.
3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Verringerung der zum Gangwechsel benötigten Zeiten gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Ein Fachmann wird ohne weiteres erkennen, dass das Verfahren lediglich zur Erleichterung der Beschreibung in Form eines üblichen Ablaufflussdiagramms veranschaulicht ist. An sich ist der veranschaulichte Ablauf nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung zu erfüllen. Verschiedene Schritte können in einer anderen Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden, ohne dass dadurch der Schutzumfang oder Rahmen der vorliegenden Erfindung berührt wird. In ähnlicher Weise können verschiedene Schritte durch Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software ausgeführt werden. In Schritt 80 sammelt die ECU Informationen von den verschiedenen Sensoren und Aktuatoren des Systems und erhält Werte für ES, IS, OS und einen Grenzwert für die Motorbremsung. Falls durch den Fahrzeugführer eine Hochschaltung angefordert worden ist, oder diese durch die ECU angezeigt wird, weist der Schritt 82 an, dass die Verarbeitung mit Schritt 84 fortfährt. Ansonsten kehrt der Prozess zum Schritt 80 zurück.
Der Kupplungsaktuator wird gesteuert, wie dies durch Schritt 84 der 3 dargestellt ist. Wie vorstehend beschrieben, kann der Kupplungsaktuator ein „dummer Aktuator", der die Hauptkupplung einfach einrückt oder ausrückt, oder ein „kluger" Aktuator sein, der die Einrückung und Ausrückung modulationsartig steuert. Ebenfalls kann, abhängig von der speziellen Ausführungsform der Erfindung, die Steuerung des Kupplungsaktuators, wie sie durch den Block 84 dargestellt ist, das Aufrechterhalten eines eingerückten Zustands der Hauptkupplung enthalten.
Block 86 repräsentiert ein Herausnehmen des momentanen Gangs und eine Auswahl einer Zielgangstufe. Wenn der momentane Gang ausgerückt ist, befindet sich das Getriebe in einem Getriebeleerlaufzustand. Falls ES oberhalb eines Leerlaufreferenzwertes liegt, wie dies durch Schritt 88 bestimmt wird, wird anschließend ein Test durchgeführt, um festzustellen, wenn die Motordrehzahl innerhalb des Synchronfensters liegt, wie dies durch den Block 90 dargestellt ist. Ansonsten, falls ES unterhalb der Leerlaufdrehzahl liegt, werden durch den Schritt 102 modifizierte Steuerstrategien eingeleitet, die die oben erläuterten Eventualitäten umfassen. Wenn eine Drehzahl innerhalb des Synchronfensters nicht erreicht worden ist, wird eine geeignete Verzögerungsvorrichtung ausgewählt, wie dies durch den Block 96 dargestellt ist. Die ausgewählte motorseitige Verzögerungsvorrichtung und/oder getriebeseitige Verzögerungsvorrichtung wird/werden in einer unabhängigen Weise gesteuert, wie dies durch den Block 98 dargestellt ist, um ein Verzögerungsmoment anzuwenden, um die Verlangsamungsrate zugehöriger Komponenten zu steigern. Beispielsweise kann dieser Schritt eine Aktivierung einer Motorkompressionsbremse, eine Aktivierung einer Eingangswellenbremse, eine Erhöhung der Last der Motorhilfs- oder -zubehöreinrichtungen oder eine Kombination dieser enthalten, wie dies vorstehend erläutert ist.
Weiterhin bezugnehmend auf 3 wird in Schritt 100 die Annäherungsrate zwischen ES und der Synchrondrehzahl überwacht. Wenn die Annäherungsrate für die momentanen Be triebsbedingungen zufriedenstellend ist, fährt der Prozess mit Schritt 88 fort. Ansonsten werden durch den Schritt 102 modifizierte Steuerstrategien ausgeführt. Wenn das Synchrondrehzahlfenster erreicht ist, wie dies durch den Schritt 90 festgestellt wird, wird das Verzögerungsdrehmoment in Schritt 92 herausgenommen, und der Zielgang wird in Schritt 94 eingelegt, um die Hochschaltung zu beenden.

Claims

Verfahren zur Reduktion der zum Gangwechsel erforderlichen Zeit in einem mechanischen Antriebsstrangsystem (10), das einen Motor (12) enthält, der wahlweise über eine Hauptreibungskupplung (18) mit einem mechanischen Geschwindigkeitswechselgetriebe (16) kuppelbar ist, das mehrere Gangstufenkombinationen und einen Leerlaufgetriebezustand aufweist, die wahlweise zwischen einer Getriebeeingangswelle (14) und einer Getriebeausgangswelle (26) schaltbar sind, wobei das System ferner eine elektronische Steuereinheit (40) enthält, die dazu dient, mehrere Eingangssignale (42) zur Bestimmung momentaner Betriebsbedingungen entgegenzunehmen und Befehlssignale (44) zu erzeugen, wobei das System ferner wenigstens eine Verzögerungsvorrichtung (32, 34) stromaufwärts in Bezug auf die Hauptreibungskupplung sowie wenigstens eine Verzögerungsvorrichtung (38) stromabwärts in Bezug auf die Hauptreibungskupplung (18) enthält, wobei die Verzögerungsvorrichtungen (38) mit der elektronischen Steuereinheit in Kommunikationsverbindung stehen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Erfassung eines Leerlaufgetriebezustandes (88, 90, 92), der auftritt, nachdem eine momentane Gangstufe ausgerückt und bevor ein Einrücken einer Zielgangstufe bewirkt worden ist; Auswahl der geeigneten Verzögerungsvorrichtung oder -vorrichtungen (32, 34, 38), die verwendet werden sollen, und Bestimmung, in welcher Reihenfolge sie anzuwenden sind, basierend auf den momentanen Betriebsbedingungen; und Erzeugung von Signalen (96, 98), um eine Betätigung der wenigstens einen stromaufwärts liegenden Verzögerungsvorrichtung (32, 34) und der wenigstens einen stromabwärts liegenden Verzögerungsvorrichtung (38) basierend auf den momentanen Betriebsbedingungen unabhängig voneinander zu steuern, während die Motordrehzahl oberhalb einer Zieldrehzahl liegt, um die Verlangsamungsrate zugehöriger Komponenten zu erhöhen und die zum Gangwechsel erforderliche Zeit zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine stromaufwärts liegende Verzögerungsvorrichtung eine Motorbremse (32) enthält, die durch die elektronische Steuereinheit (40) wahlweise betätigbar ist, die wenigstens eine stromabwärts liegende Verzögerungsvorrichtung eine Trägheitsbremse (38) enthält und der Schritt der Erzeugung eines Signals (96, 98) aufweist, dass ein Signal zur Betätigung der Motorbremse in Kombination mit der Trägheitsbremse erzeugt wird, um die zum Gangswechsel erforderliche Zeit zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren Eingangssignale (42) wenigstens eine Getriebeeingangsdrehzahl und eine Getriebeausgangsdrehzahl kennzeichnen und wobei der Schritt der Erfassung eines Leerlaufgetriebezustandes aufweist, dass der Leerlaufgetriebezustand (80) basierend auf der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren Eingangssignale (42) eine Motordrehzahl kennzeichnen, wobei das Verfahren ferner aufweist, dass: die Annäherungsrate (100), mit der sich die Motordrehzahl der Synchrondrehzahl annähert, überwacht wird; und die Anwendung (98) der wenigstens einen stromaufwärts liegenden Verzögerungsvorrichtung und der wenigstens einen stromabwärts liegenden Vorrichtung basierend auf der Annäherungsrate gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das System (10) einen Kupplungsaktuator (72) enthält, der mit der elektronischen Steuereinheit (40) in Kommunikationsverbindung steht, wobei das Verfahren ferner aufweist, dass der Kupplungsaktuator (72) gesteuert wird, um die Hauptreibungskupplung (18) vor dem Herausnehmen der momentanen Gangstufe auszurücken.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Erzeugung eines Signals aufweist, dass ein erstes Signal zur Steuerung der stromaufwärts liegenden Verzögerungsvorrichtung (32, 34) und ein zweites Signal erzeugt werden, um die stromabwärts liegende Verzögerungsvorrichtung (38) zu steuern, und wobei das erste und das zweite Signal im Wesentlichen gleichzeitig erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Erzeugung eines Signals aufweist, dass ein erstes Signal zur Steuerung der stromaufwärts liegenden Verzögerungsvorrichtung (32, 34) und ein zweites Signal zur Steuerung der stromabwärts liegenden Vorrichtung (38) erzeugt werden und wobei das erste und das zweite Signal aufeinanderfolgend erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das System einen Kupplungsaktuator (72) enthält, der mit der elektronischen Steuereinheit (40) in Kommunikationsverbindung steht, wobei das Verfahren ferner aufweist, dass der Kupplungsaktuator (72) gesteuert wird, um einen eingerückten Zustand der Hauptreibungskupplung (18) während des Gangwechsels aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zieldrehzahl im Wesentlichen die Synchrondrehzahl ist.
System zur Reduktion der zum Gangswechsel erforderlichen Zeit für einen mechanischen Antriebsstrang, der einen Motor (12) enthält, der auf einer Motorseite einer Hauptreibungskupplung (18) angeordnet und über die Hauptreibungskupplung (18) mit einem mechanischen Geschwindigkeitswechselgetriebe (16) gekuppelt ist, das auf einer Getriebeseite der Hauptreibungskupplung (18) angeordnet ist und mehrere Gangstufenkombinationen sowie einen Leerlaufgetriebezustand aufweist, die zwischen einer Getriebeeingangswelle (14) und einer Getriebeausgangswelle (26) wahlweise schaltbar sind, wobei das System aufweist: wenigstens eine getriebeseitige Verzögerungsvorrichtung (38) zur Bereitstellung eines Verzögerungsmomentes an wenigstens einer rotierenden Komponente (14) auf der Getriebeseite der Hauptreibungskupplung (18) in Abhängigkeit von einem Befehlssignal; wenigstens eine motorseitige Verzögerungsvorrichtung (32, 34) zur Bereitstellung eines Verzögerungsmomentes an wenigstens einer Komponente auf der Motorseite der Haupt reibungskupplung (18) in Abhängigkeit von einem Befehlssignal; einen Aktuator (72) zur wahlweisen Steuerung der Einrückung und Ausrückung der Hauptreibungskupplung (18) in Abhängigkeit von einem Befehlssignal; und eine elektronische Steuereinheit (40), die mit der motorseitigen Verzögerungsvorrichtung, der getriebeseitigen Verzögerungsvorrichtung und dem Aktuator in Kommunikationsverbindung steht, wobei die elektronische Steuereinheit mehrere Eingangssignale entgegennimmt, die momentane Betriebsbedingungen kennzeichnen, einen Leerlaufgetriebezustand erfasst, auf der Grundlage momentaner Betriebsbedingungen die geeignete Verzögerungsvorrichtung oder -vorrichtungen (32, 34, 38), die verwendet werden soll bzw. sollen, auswählt und bestimmt, in welcher Reihenfolge sie anzuwenden sind, und Befehlssignale erzeugt, um die Betätigung der wenigstens einen getriebeseitigen Verzögerungsvorrichtung (32, 34) und der wenigstens einen motorseitigen Verzögerungsvorrichtung (38) auf der Grundlage momentaner Betriebsbedingungen unabhängig voneinander zu steuern, während die Motordrehzahl sich oberhalb einer Zieldrehzahl befindet, um die Verlangsamungsrate zugehöriger Komponenten zu erhöhen und die zum Gangswechsel erforderliche Zeit zu reduzieren.
System nach Anspruch 10, wobei die wenigstens eine motorseitige Verzögerungsvorrichtung eine Motorbremse (32) umfasst, die mit der elektronischen Steuereinheit (40) in Kommunikationsverbindung steht, um ein zusätzliches Verzögerungsmoment für den Motor bereitzustellen, wobei die elektronische Steuereinheit ein Signal erzeugt, um die Mo torbremse zu aktivieren, während die Hauptreibungskupplung eingerückt ist und sich die Motordrehzahl oberhalb der Zieldrehzahl befindet, um die zum Gangwechsel erforderliche Zeit zu reduzieren.
System nach Anspruch 10, das ferner aufweist: einen Sensor (74), der mit der elektronischen Steuereinheit (40) in Kommunikationsverbindung steht, um ein Signal zu erzeugen, das einen Leerlaufgetriebezustand kennzeichnet, der nach einer Ausrückung einer momentanen Gangstufe und vor der Bewirkung einer Einrückung einer Zielgangstufe auftritt.
Computerlesbares Speichermedium, auf dem Daten abgespeichert sind, die durch einen Computer ausführbare Anweisungen kennzeichnen, um die zum Gangwechsel erforderliche Zeit in einem mechanischen Antriebsstrangsystem (10) zu reduzieren, das einen Motor (12) enthält, der über eine Hauptreibungskupplung (18) mit einem mechanischen Geschwindigkeitswechselgetriebe (16) wahlweise kuppelbar ist, das mehrere Gangstufenkombinationen und einen Leerlaufgetriebezustand aufweist, die zwischen einer Getriebeeingangswelle (14) und einer Getriebeausgangswelle (26) wahlweise schaltbar sind, wobei das System ferner eine elektronische Steuereinheit (40) enthält, die dazu dient, mehrere Eingangssignale entgegenzunehmen, um momentane Betriebsbedingungen zu bestimmen, und Befehlssignale zu erzeugen, wobei das System ferner wenigstens eine Verzögerungsvorrichtung (32) stromaufwärts in Bezug auf die Hauptreibungskupplung (18) sowie wenigstens eine Verzögerungsvorrichtung (38) stromabwärts in Bezug auf die Hauptreibungskupplung enthält, wobei die Verzögerungsvorrichtungen mit der elektronischen Steu ereinheit (40) in Kommunikationsverbindung stehen, wobei das computerlesbare Speichermedium aufweist: Anweisungen zur Erfassung eines Leerlaufgetriebezustand, der nach einer Ausrückung einer momentanen Gangstufe und vor der Bewirkung einer Einrückung einer Zielgangstufe auftritt; Anweisungen zur Auswahl der geeigneten Verzögerungsvorrichtung oder -vorrichtungen (32, 34, 38), die zu verwenden sind, und zur Bestimmung, in welche Reihenfolge sie anzuwenden sind, basierend auf den momentanen Betriebsbedingungen; und Anweisungen zur Erzeugung von Signalen, um die Betätigung der wenigstens einen stromaufwärts liegenden Verzögerungsvorrichtung und der wenigstens einen stromabwärts liegenden Verzögerungsvorrichtung basierend auf den momentanen Betriebsbedingungen unabhängig voneinander zu steuern, während die Motordrehzahl oberhalb einer Zieldrehzahl liegt, um die Verlangsamungsrate zugehöriger Komponenten zu erhöhen und die zum Gangwechsel erforderliche Zeit zu reduzieren.
Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 13, wobei die wenigstens eine stromaufwärts liegender Verzögerungsvorrichtung eine Motorbremse (32) enthält, die durch die elektronische Steuereinheit wahlweise betätigbar ist, und wobei die wenigstens eine stromabwärts liegende Verzögerungsvorrichtung eine Trägheitsbremse enthält, wobei das computerlesbare Speichermedium ferner Anweisungen zur Erzeugung eines Signals aufweist, das dazu dient, die Motor bremse in Kombination mit der Trägheitsbremse zu betätigen, um die zum Gangswechsel erforderliche Zeit zu reduzieren.
Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 13, wobei die mehreren Eingangssignale (42) wenigstens eine Getriebeeingangsdrehzahl (IS) und eine Getriebeausgangsdrehzahl (OS) anzeigen, wobei das computerlesbare Speichermedium ferner Anweisungen zur Bestimmung des Leerlaufgetriebezustandes auf der Grundlage der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl aufweist.
Computerlesbare Speichermedium nach Anspruch 13, das ferner aufweist: Anweisungen zur Überwachung der Annäherungsrate, mit der die Motordrehzahl sich der Synchrondrehzahl annähert; und Anweisungen zur Steuerung der Anwendungen der wenigstens einen stromaufwärts liegenden Verzögerungsvorrichtung und der wenigstens einen stromabwärts liegenden Vorrichtung auf der Grundlage der Annäherungsrate.
Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 13, das ferner Anweisungen zur Steuerung eines Kupplungsaktuators (72) aufweist, um die Hauptreibungskupplung (18) vor dem Herausnehmen der momentanen Gangstufe auszurücken.
Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 13, wobei die Anweisungen zur Erzeugung eines Signals Anweisungen zur Erzeugung eines ersten Signals, um die stromabwärts liegende Verzögerungsvorrichtung (32) zu steuern, sowie Anweisungen zur gleichzeitigen Erzeugung eines zweiten Sig nals aufweisen, um die stromabwärts liegende Verzögerungsvorrichtung (38) zu steuern.
Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 13, wobei die Anweisungen zur Erzeugung eines Signals Anweisungen zur Erzeugung eines ersten Signals, um die stromaufwärts liegende Verzögerungsvorrichtung (32) zu steuern, sowie Anweisungen zur sequentiellen Erzeugung eines zweiten Signals aufweisen, um die stromabwärts liegende Verzögerungsvorrichtung (38) zu steuern.